JP2023548164A - Manufacturing method of super absorbent resin - Google Patents

Manufacturing method of super absorbent resin Download PDF

Info

Publication number
JP2023548164A
JP2023548164A JP2023526437A JP2023526437A JP2023548164A JP 2023548164 A JP2023548164 A JP 2023548164A JP 2023526437 A JP2023526437 A JP 2023526437A JP 2023526437 A JP2023526437 A JP 2023526437A JP 2023548164 A JP2023548164 A JP 2023548164A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superabsorbent resin
water
resin particles
weight
super absorbent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023526437A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
セ・ヨル・パク
ギチュル・キム
ユン・ジェ・ミン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority claimed from KR1020220074732A external-priority patent/KR20220169439A/en
Publication of JP2023548164A publication Critical patent/JP2023548164A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B01J20/267Cross-linked polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016Particle form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3021Milling, crushing or grinding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3206Organic carriers, supports or substrates
    • B01J20/3208Polymeric carriers, supports or substrates
    • B01J20/321Polymeric carriers, supports or substrates consisting of a polymer obtained by reactions involving only carbon to carbon unsaturated bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3214Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the method for obtaining this coating or impregnating
    • B01J20/3217Resulting in a chemical bond between the coating or impregnating layer and the carrier, support or substrate, e.g. a covalent bond
    • B01J20/3219Resulting in a chemical bond between the coating or impregnating layer and the carrier, support or substrate, e.g. a covalent bond involving a particular spacer or linking group, e.g. for attaching an active group
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3268Macromolecular compounds
    • B01J20/3278Polymers being grafted on the carrier
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3291Characterised by the shape of the carrier, the coating or the obtained coated product
    • B01J20/3293Coatings on a core, the core being particle or fiber shaped, e.g. encapsulated particles, coated fibers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/12Making granules characterised by structure or composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/01Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075Macromolecular gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2033/00Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2033/04Polymers of esters
    • B29K2033/08Polymers of acrylic acid esters, e.g. PMA, i.e. polymethylacrylate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037Other properties
    • B29K2995/0068Permeability to liquids; Adsorption

Abstract

本発明は、高吸水性樹脂の製造方法に関する。より具体的には、粒子の大きさ850μm超の粗粒子の発生量が減少し、含水率が向上し、偏差なく優れた吸水性能を示すことができる高吸水性樹脂の製造方法に関する。The present invention relates to a method for producing a superabsorbent resin. More specifically, the present invention relates to a method for producing a superabsorbent resin that can reduce the amount of coarse particles with a particle size of more than 850 μm, improve the water content, and exhibit excellent water absorption performance without deviation.

Description

本出願は、2021年6月18日付の韓国特許出願第10-2021-0079644号、2021年6月21日付の韓国特許出願第10-2021-0080233号、および2022年6月20日付の韓国特許出願第10-2022-0074732号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。 This application is based on Korean Patent Application No. 10-2021-0079644 dated June 18, 2021, Korean Patent Application No. 10-2021-0080233 dated June 21, 2021, and Korean Patent Application No. 10-2021-0080233 dated June 20, 2022. It claims the benefit of priority based on Application No. 10-2022-0074732, and all contents disclosed in the documents of the Korean patent application are included as part of this specification.

本発明は、高吸水性樹脂の製造方法に関する。より具体的には、粒径850μm超の粗粒子の含有量が減少し、含水率が向上し、偏差なく優れた吸水性能を示すことができる高吸水性樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a superabsorbent resin. More specifically, the present invention relates to a method for producing a superabsorbent resin that can reduce the content of coarse particles with a particle size of more than 850 μm, improve the water content, and exhibit excellent water absorption performance without deviation.

高吸水性樹脂(Super Absorbent Polymer、SAP)とは、自重の5百から1千倍程度の水分を吸収できる機能を有する合成高分子物質であって、開発企業ごとにSAM(Super Absorbency Material)、AGM(Absorbent Gel Material)などそれぞれ異なる名前で名付けている。このような高吸水性樹脂は生理用品として実用化され始め、現在は、園芸用土壌保水剤、土木、建築用止水材、育苗用シート、食品流通分野での鮮度保持剤、およびシップ用などの材料に幅広く使用されている。 Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer substance that has the ability to absorb 500 to 1,000 times its own weight in water. Each product is named by a different name, such as AGM (Absorbent Gel Material). These superabsorbent resins have begun to be put into practical use as sanitary products, and are currently being used as soil water retention agents for gardening, water-stopping materials for civil engineering and construction, sheets for seedling cultivation, freshness-preserving agents in the food distribution field, and for shipping. It is widely used in materials.

このような高吸水性樹脂は、主におむつや生理用ナプキンなどの衛生材分野で幅広く使用されている。前記衛生材内において、前記高吸水性樹脂は、パルプ内に広がった状態で含まれることが一般的である。しかし、最近では、より薄い厚さのおむつなどの衛生材を提供するための努力が続いており、その一環としてパルプの含有量が減少したり、一歩進んでパルプが全く使用されない、いわゆるパルプレス(pulpless)おむつなどの開発が積極的に進められている。 Such superabsorbent resins are widely used mainly in the field of sanitary materials such as diapers and sanitary napkins. In the sanitary material, the superabsorbent resin is generally contained in a spread state within the pulp. However, recent efforts have continued to provide sanitary materials such as diapers with thinner thicknesses, and as part of this effort, the pulp content has been reduced, or even gone a step further, no pulp is used at all, so-called pulpless ( Development of products such as pulpress diapers is being actively promoted.

このように、パルプの含有量が減少したり、パルプが使用されない衛生材の場合、相対的に高吸水性樹脂が高い比率で含まれて、高吸水性樹脂粒子が衛生材内に多層含まれるのは避けられない。このように多層含まれる全体的な高吸水性樹脂粒子がより効率的に多量の小便などの液体を吸収するためには、前記高吸水性樹脂が基本的に高い吸水性能だけでなく速い吸水速度を示す必要がある。 In this way, in the case of sanitary materials where the pulp content is reduced or pulp is not used, superabsorbent resin is contained in a relatively high proportion, and superabsorbent resin particles are contained in multiple layers within the sanitary material. is inevitable. In order for the overall superabsorbent resin particles containing multiple layers to absorb a large amount of liquid such as urine more efficiently, the superabsorbent resin must not only have high water absorption performance but also a fast water absorption rate. It is necessary to show that

一方、このような高吸水性樹脂は一般に、アクリル酸系単量体を重合して多量の水分を含有した含水ゲル重合体を製造する段階と、このような含水ゲル重合体を乾燥し、所望の粒径を有する樹脂粒子に粉砕する段階とを経て製造され、物性改善のために後の表面架橋反応が選択的にさらに行われる。 On the other hand, such super-absorbent resins generally involve two steps: polymerizing acrylic acid monomers to produce a hydrogel polymer containing a large amount of water, and drying such a hydrogel polymer to obtain the desired amount. The resin particles are produced through a step of pulverizing them into resin particles having a particle size of , and a later surface crosslinking reaction is selectively performed to improve the physical properties.

一般に、表面架橋反応は、水に架橋剤を添加した表面架橋溶液を高吸水性樹脂の表面に噴霧して撹拌した後、熱を加えて反応させることによって行われる。しかし、加熱による表面架橋反応は、通常140℃以上の高い温度で行われるため、高吸水性樹脂に含まれている水分の大部分が蒸発し、結果として、最終的に製造される高吸水性樹脂の含水率が大きく低下する。このように低い含水率の高吸水性樹脂は、移動および保管過程で発生する粒子間の摩擦によって表面の損傷が発生しやすく、これは最終的に高吸水性樹脂の物性低下を招く。また、低い含水率の高吸水性樹脂を用いた製品化工程中に微粉の発生量が増加して、工程安定性および生産性が低下し、製品の品質低下をもたらす。 Generally, the surface crosslinking reaction is carried out by spraying a surface crosslinking solution prepared by adding a crosslinking agent to water onto the surface of the superabsorbent resin, stirring the mixture, and then applying heat to cause the reaction to occur. However, since the surface crosslinking reaction by heating is usually carried out at a high temperature of 140°C or higher, most of the water contained in the super absorbent resin evaporates, resulting in the super absorbent resin being finally produced. The moisture content of the resin decreases significantly. A superabsorbent resin with such a low water content is susceptible to surface damage due to friction between particles that occurs during transportation and storage, which ultimately leads to a decline in the physical properties of the superabsorbent resin. Furthermore, the amount of fine powder generated increases during the product production process using a super absorbent resin with a low water content, resulting in a decrease in process stability and productivity, and a deterioration in product quality.

そこで、表面架橋後、加水工程を行うことによって、高吸水性樹脂の含水率を高める方法が提案された。高吸水性樹脂の含水率を向上させるための加水方法として、主にライン(line)を通した直接投入方法と、スプレーノズルを用いた投入方法が利用される。しかし、ラインを通して投入する場合、液滴(droplet)のサイズが大きく、これによって大きな粒子にかたまった含水率の高いかたまりと、含水率の低い一般粒子との混合物が生成される問題点があった。また、スプレーノズルを通して投入する場合、均等に含水率を増加させることができるが、小さな液滴のサイズによって流動が発生し、機器汚染および異物発生の原因になる。特に、ノズルの直径が小さいほど、噴霧時に発生する液滴のサイズが小さくなるが、液滴のサイズが過度に小さい場合には飛散して工程汚染を起こす問題があった。さらに、ノズルの直径を大きくする場合、これに加えて流量が少ない場合には、噴霧が行われず、大きな液滴が形成される。しかし、液滴のサイズが増加すると、高吸水性樹脂に対する均一で十分な加水が難しく、結果として、高吸水性樹脂の物性偏差が発生する。なお、液滴が表面架橋された重合体粒子同士の凝集を誘導して、最終的に製造される高吸水性樹脂内に粒径850μmを超える粗粒子が多量発生し、これは工程時にバックフィルタ詰まりおよびケーキング発生を招く。 Therefore, a method has been proposed in which the water content of the superabsorbent resin is increased by performing a hydration step after surface crosslinking. As a method of adding water to improve the water content of a super absorbent resin, a method of directly adding water through a line and a method of adding water using a spray nozzle are mainly used. However, when feeding through a line, the size of the droplets is large, which creates a mixture of large particles with high moisture content and general particles with low moisture content. . In addition, when injecting through a spray nozzle, the water content can be increased evenly, but the small droplet size causes flow, which causes equipment contamination and foreign matter generation. In particular, the smaller the diameter of the nozzle, the smaller the size of droplets generated during spraying, but if the size of the droplets is too small, there is a problem that they may scatter and contaminate the process. Furthermore, when increasing the diameter of the nozzle, and in addition, when the flow rate is low, no atomization takes place and large droplets are formed. However, as the droplet size increases, it becomes difficult to uniformly and sufficiently add water to the superabsorbent resin, resulting in deviations in the physical properties of the superabsorbent resin. In addition, the droplets induce aggregation of surface-crosslinked polymer particles, and a large amount of coarse particles with a particle size of over 850 μm are generated in the final superabsorbent resin. Resulting in clogging and caking.

また、表面架橋後、高吸水性樹脂の含水率を高めるための他の方法として、シリカなどの添加剤を混合する方法が提案された。しかし、前記添加剤の混合が通常乾式方法で行われるため、均質混合が難しく、結果として、高吸水性樹脂の物性および吸水性能の偏差を招いた。 Furthermore, as another method for increasing the water content of the superabsorbent resin after surface crosslinking, a method of mixing additives such as silica has been proposed. However, since the additives are usually mixed by a dry method, homogeneous mixing is difficult, resulting in deviations in the physical properties and water absorption performance of the superabsorbent resin.

これによって、このような問題を根本的に解決して、粗粒子の発生を減少させ、含水率を増加させ、偏差なく優れた吸水性能を示すことができる高吸水性樹脂の製造技術の開発が要請され続けている。 This has led to the development of a manufacturing technology for super absorbent resin that can fundamentally solve these problems, reduce the generation of coarse particles, increase water content, and exhibit excellent water absorption performance without deviation. continues to be requested.

そこで、本発明は、粒径850μm超の粗粒子の含有量が減少し、含水率が向上し、偏差なく優れた吸水性能を示すことができる高吸水性樹脂の製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a method for producing a superabsorbent resin that can reduce the content of coarse particles with a particle size of more than 850 μm, improve the water content, and exhibit excellent water absorption performance without deviation.

上記の課題を解決するために、本発明によれば、
酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体と内部架橋剤とが架橋重合された含水ゲル重合体を形成する段階と、
前記含水ゲル重合体を微粒化して含水高吸水性樹脂粒子を製造する段階と、
前記含水高吸水性樹脂粒子を乾燥して乾燥高吸水性樹脂粒子を製造する段階と、
前記乾燥高吸水性樹脂粒子に表面架橋剤を投入し反応させて、高吸水性樹脂粒子の表面の少なくとも一部に表面架橋層を形成する段階と、
前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をスペード型冷却器で冷却および加水する段階とを含み、
前記スペード型冷却器は、内部に前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子が移送される移送空間を含み、回転可能なボディ部と、前記ボディ部に設けられて、前記移送空間の内部に冷却空気および水をそれぞれ投入させる2つのノズルと、前記ボディ部の内壁に上下駆動可能に設けられて、移送空間内の前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子を下から上へくみ上げる1つ以上のスペード型ブレードと、前記ボディ部に連結されて、駆動力を提供する駆動モータと、を含み、前記ボディ部内のスペード型ブレードによって前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をくみ上げた後、前記ボディ部の回転により前記くみ上げられた高吸水性樹脂粒子を重力方向に落下させて、ボディ部の移送空間の内部に投入された冷却空気および水と接触させることによって、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対する冷却および加水が行われる、
高吸水性樹脂の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, according to the present invention,
forming a hydrogel polymer in which a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked and polymerized;
A step of producing hydrated superabsorbent resin particles by atomizing the hydrated gel polymer;
drying the hydrated superabsorbent resin particles to produce dry superabsorbent resin particles;
adding a surface crosslinking agent to the dry superabsorbent resin particles and reacting them to form a surface crosslinked layer on at least a portion of the surface of the superabsorbent resin particles;
cooling and adding water to the superabsorbent resin particles on which the surface crosslinked layer has been formed using a spade type cooler;
The spade-shaped cooler includes a transfer space into which the super absorbent resin particles having the surface cross-linked layer are transferred, and includes a rotatable body part and a rotatable body part provided in the body part to accommodate the transfer space. Two nozzles for injecting cooling air and water into the interior, respectively, are provided on the inner wall of the body portion so as to be movable up and down, and the superabsorbent resin particles on which the surface cross-linked layer is formed in the transfer space are moved from bottom to top. a super water absorbent material comprising one or more spade-shaped blades for recessing, and a drive motor connected to the body part to provide driving force, wherein the surface cross-linked layer is formed by the spade-shaped blades in the body part. After pumping up the resin particles, the pumped super absorbent resin particles are caused to fall in the direction of gravity by the rotation of the body section, and are brought into contact with the cooling air and water introduced into the transfer space of the body section. , cooling and adding water to the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer has been formed;
A method for producing a super absorbent resin is provided.

また、本発明によれば、前記高吸水性樹脂の製造方法によって製造された高吸水性樹脂を提供する。 Further, according to the present invention, there is provided a super absorbent resin produced by the method for producing a super absorbent resin.

本発明の高吸水性樹脂の製造方法によれば、偏差なく優れた吸水性能を示す高吸水性樹脂を提供することができる。 According to the method for producing a superabsorbent resin of the present invention, it is possible to provide a superabsorbent resin that exhibits excellent water absorption performance without deviation.

また、高吸水性樹脂の製造中に、粒径850μmを超える粗粒子の発生量が減少して、製造過程でのダスト(dust)の発生量を最小化することができ、また、これを用いた吸水性物品の製造時、バックフィルタ詰まり防止およびケーキング防止などの工程性を向上させることができる。 In addition, during the production of super absorbent resin, the amount of coarse particles with a particle size exceeding 850 μm is reduced, making it possible to minimize the amount of dust generated during the manufacturing process. When manufacturing a water-absorbent article, it is possible to improve process efficiency, such as prevention of back filter clogging and caking.

これによって、前記製造方法で製造された高吸水性樹脂は、おむつなどの衛生材、特に、パルプの含有量が減少した超薄型衛生材などに適切に使用可能である。 As a result, the superabsorbent resin produced by the above production method can be appropriately used for sanitary materials such as diapers, especially ultra-thin sanitary materials with reduced pulp content.

本発明による高吸水性樹脂の製造方法で用いられるスペード型冷却器の側断面の構造を概略的に示す模式図である。1 is a schematic diagram schematically showing a side cross-sectional structure of a spade-shaped cooler used in the method for producing a super absorbent resin according to the present invention. 前記スペード型冷却器の前面構造を概略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows roughly the front structure of the said spade type cooler. 前記スペード型冷却器の後面構造を概略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows roughly the rear structure of the said spade type cooler. 本発明による高吸水性樹脂の製造方法において、冷却および加水段階中にスペード型冷却器のボディ部内で起こる混合工程を概略的に示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the mixing process that occurs within the body of a spade-type cooler during the cooling and hydration stages in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention.

本明細書で使用される用語は単に例示的な実施例を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」、「備える」または「有する」などの用語は、実施された特徴、段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、1つまたはそれ以上の他の特徴や、段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。 The terminology used herein is merely used to describe exemplary embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, terms such as "comprising," "comprising," or "having" are intended to specify the presence of implemented features, steps, components, or combinations thereof. It is to be understood that the present invention does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, steps, components or combinations thereof.

また、異なって表記しない限り、本明細書において、「常温」は、25±2℃を意味する。 Furthermore, unless otherwise specified, "normal temperature" in this specification means 25±2°C.

本発明は多様な変更が加えられて様々な形態を有し得るが、特定の実施例を例示して下記に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むことが理解されなければならない。 Although the present invention may undergo various modifications and take various forms, it will be described in detail below with reference to specific embodiments. However, it is to be understood that this is not intended to limit the present invention to a particular disclosed form, but includes all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the spirit and technical scope of the present invention. .

以下、本発明による高吸水性樹脂の製造方法およびこれによって製造された高吸水性樹脂についてより詳細に説明する。 Hereinafter, the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention and the superabsorbent resin produced by the method will be explained in more detail.

それに先立ち、本明細書で使用される専門用語は単に特定の実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。そして、ここで使用される単数形態は文言がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。 Prior to that, the terminology used herein is merely to refer to particular embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the wording clearly indicates to the contrary.

本発明による高吸水性樹脂の製造方法は、
酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体と内部架橋剤とが架橋重合された含水ゲル重合体を形成する段階(段階1)と、
前記含水ゲル重合体を微粒化して含水高吸水性樹脂粒子を製造する段階(段階2)と、
前記含水高吸水性樹脂粒子を乾燥して乾燥高吸水性樹脂粒子を製造する段階(段階3)と、
前記乾燥高吸水性樹脂粒子に表面架橋剤を投入し反応させて、高吸水性樹脂粒子の表面の少なくとも一部に表面架橋層を形成する段階(段階4)と、
前記段階の結果として表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をスペード型冷却器(spade-type cooler)で冷却および加水する段階(段階5)と、を含み、
前記スペード型冷却器は、内部に前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子が移送される移送空間を含み、回転可能なボディ部と、前記ボディ部に設けられて、前記移送空間の内部に冷却空気および水をそれぞれ投入させる2つのノズルと、前記ボディ部の内壁に上下駆動可能に設けられて、移送空間内の前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子を下から上へくみ上げる1つ以上のスペード型ブレードと、前記ボディ部に連結されて、駆動力を提供する駆動モータと、を含み、前記ボディ部内のスペード型ブレードによって前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をくみ上げた後、前記ボディ部の回転により前記くみ上げられた高吸水性樹脂粒子を重力方向に落下させて、ボディ部の移送空間の内部に投入された冷却空気および水と接触させることによって、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対する冷却および加水が行われる。
The method for producing a super absorbent resin according to the present invention includes:
a step (step 1) of forming a hydrogel polymer in which a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked and polymerized;
A step of producing hydrated superabsorbent resin particles by atomizing the hydrated gel polymer (step 2);
drying the hydrated superabsorbent resin particles to produce dry superabsorbent resin particles (step 3);
A step of adding a surface crosslinking agent to the dry superabsorbent resin particles and causing a reaction to form a surface crosslinked layer on at least a portion of the surface of the superabsorbent resin particles (step 4);
cooling and adding water to the superabsorbent resin particles on which the surface cross-linked layer has been formed as a result of the step using a spade-type cooler (step 5);
The spade-shaped cooler includes a transfer space into which the super absorbent resin particles having the surface cross-linked layer are transferred, and includes a rotatable body part and a rotatable body part provided in the body part to accommodate the transfer space. Two nozzles for injecting cooling air and water into the interior, respectively, are provided on the inner wall of the body portion so as to be movable up and down, and the superabsorbent resin particles on which the surface cross-linked layer is formed in the transfer space are moved from bottom to top. a super water absorbent material comprising one or more spade-shaped blades for recessing, and a drive motor connected to the body part to provide driving force, wherein the surface cross-linked layer is formed by the spade-shaped blades in the body part. After pumping up the resin particles, the pumped super absorbent resin particles are caused to fall in the direction of gravity by the rotation of the body section, and are brought into contact with the cooling air and water introduced into the transfer space of the body section. Then, the superabsorbent resin particles on which the surface crosslinked layer has been formed are cooled and hydrated.

本発明の明細書に使用される用語「重合体」、または「高分子」は、水溶性エチレン系不飽和単量体が重合された状態のものを意味し、すべての水分含有量の範囲または粒径の範囲を包括することができる。 The term "polymer" or "macromolecule" as used in the specification of the present invention means a polymerized state of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer, and includes all water content ranges or A range of particle sizes can be covered.

また、用語「高吸水性樹脂」は、文脈により、架橋重合体、または前記架橋重合体が粉砕された高吸水性樹脂粒子からなる粉末(powder)状のベース樹脂または含水ゲル重合体を意味するか、または前記架橋重合体や前記含水ゲル重合体に対して追加の工程、例えば、乾燥、粉砕、分級、表面架橋などを経て製品化に適した状態にしたものをすべて包括するものとして使用される。 Further, depending on the context, the term "super absorbent resin" means a crosslinked polymer, or a powder base resin or a hydrogel polymer consisting of super absorbent resin particles obtained by pulverizing the crosslinked polymer. Or, it is used to include all the crosslinked polymers and hydrogel polymers that have been subjected to additional processes such as drying, pulverization, classification, surface crosslinking, etc. to make them suitable for commercialization. Ru.

さらに、用語「正常粒子」は、高吸水性樹脂粒子のうち150μm~850μmの粒径(または粒子サイズ)を有する粒子を意味し、用語「微粉」は、高吸水性樹脂粒子のうち150μm未満の粒径を有する粒子を意味する。また、用語「粗粒子」は、高吸水性樹脂粒子のうち850μm超の粒径を有する粒子を意味する。このような高吸水性樹脂粒子の粒径は、欧州不織布産業協会(European Disposables and Nonwovens Association、EDANA)規格EDANA WSP220.3方法によって測定できる。 Furthermore, the term "normal particles" means particles having a particle diameter (or particle size) of 150 μm to 850 μm among super absorbent resin particles, and the term "fine powder" refers to particles having a particle diameter (or particle size) of 150 μm to 850 μm among super absorbent resin particles. means a particle having a particle size. Moreover, the term "coarse particles" means particles having a particle size of more than 850 μm among super absorbent resin particles. The particle size of such superabsorbent resin particles can be measured by the European Disposables and Nonwovens Association (EDANA) standard EDANA WSP220.3 method.

また、用語「チョッピング(chopping)」は、乾燥効率を高めるために含水ゲル重合体をミリメートル単位の小片に切断するもので、マイクロメートルまたは正常粒子の水準まで粉砕するものとは区分されて使用される。 In addition, the term "chopping" refers to cutting a hydrogel polymer into small pieces of millimeter size in order to improve drying efficiency, and is used separately from the process of pulverizing a hydrogel polymer to the level of micrometers or normal particles. Ru.

なお、用語「微粒化(micronizing、micronization)」は、含水ゲル重合体を数十から数百マイクロメートルの粒径に粉砕するもので、「チョッピング」とは区分されて使用される。 Note that the term "micronization" refers to pulverizing a hydrogel polymer to a particle size of several tens to several hundred micrometers, and is used separately from "chopping."

高吸水性樹脂の物性改善のための方法として、高吸水性樹脂粒子の表面に対して表面架橋剤を処理した後、加熱して表面架橋層を形成する方法が主に用いられている。 As a method for improving the physical properties of superabsorbent resins, a method is mainly used in which the surfaces of superabsorbent resin particles are treated with a surface crosslinking agent and then heated to form a surface crosslinked layer.

しかし、表面架橋層形成のための表面架橋反応が高温で行われるため、高吸水性樹脂内に含まれている水分が蒸発し、結果として、高吸水性樹脂の含水率が大きく低下する。高吸水性樹脂の含水率が低下すると、移動および保管過程で発生する粒子間の摩擦によって表面の損傷が発生しやすく、結果として、高吸水性樹脂の物性が低下する。また、低い含水率の高吸水性樹脂を用いて製品化する時、工程中に微粉の発生量が増加して、工程安定性および生産性が低下し、製品の品質低下を招く。 However, since the surface crosslinking reaction for forming the surface crosslinked layer is carried out at a high temperature, the water contained in the superabsorbent resin evaporates, resulting in a large decrease in the water content of the superabsorbent resin. When the water content of the superabsorbent resin decreases, surface damage is likely to occur due to friction between particles that occurs during transportation and storage, and as a result, the physical properties of the superabsorbent resin deteriorate. Furthermore, when producing a product using a super absorbent resin with a low water content, the amount of fine powder generated increases during the process, reducing process stability and productivity, leading to a decline in product quality.

これを解決するために、表面架橋後、冷却し、加水工程を行うか、または吸湿性を示す無機物質を混合して高吸水性樹脂の含水率を高める方法が提案された。しかし、従来の加水方法の場合、加水工程中に発生する液滴が表面架橋された高吸水性樹脂粒子同士の凝集を誘導して、最終的に製造される高吸水性樹脂内に大きな粒径を有する粗粒子が多量発生し、これは高吸水性樹脂の物性低下および偏差を誘発し、製品化工程時のバックフィルタ詰まりおよびケーキング発生を招いた。また、無機物質を混合する方法は、通常乾式混合方式で行われるため、均一な混合が行われにくく、結果として、高吸水性樹脂の物性および吸水性能の偏差を招いた。 In order to solve this problem, methods have been proposed to increase the water content of the superabsorbent resin by cooling and adding water after surface crosslinking, or by mixing an inorganic substance exhibiting hygroscopicity. However, in the case of the conventional water addition method, the droplets generated during the water addition process induce aggregation of surface-crosslinked superabsorbent resin particles, resulting in large particle sizes in the superabsorbent resin that is finally produced. A large amount of coarse particles having . Furthermore, since the method of mixing inorganic substances is usually carried out using a dry mixing method, it is difficult to achieve uniform mixing, resulting in deviations in the physical properties and water absorption performance of the super absorbent resin.

そこで、本発明者らは、高吸水性樹脂に対する均一な加水処理によって高吸水性樹脂の物性低下および偏差を防止し、粗粒子の発生を減少させることができることを把握し、スペード型冷却器を用いる場合、高吸水性樹脂に対する冷却とともに加水が同時に行われるだけでなく、高吸水性樹脂粒子全体に均一な処理が行われることに着目した。 Therefore, the present inventors discovered that a uniform water addition treatment to a superabsorbent resin can prevent deterioration and deviation in the physical properties of the superabsorbent resin and reduce the generation of coarse particles, and developed a spade-type cooler. We focused on the fact that when used, not only is the superabsorbent resin cooled and water added simultaneously, but the entire superabsorbent resin particle is uniformly treated.

また、本発明の製造方法で製造された高吸水性樹脂は、増加した含水率を有し、粗粒子の含有量が低く、保水能、加圧吸水能などの諸吸水物性に優れ、改善されたリウェット(rewet)特性および吸水速度を偏差なく示すことができる。 In addition, the superabsorbent resin produced by the production method of the present invention has an increased water content, a low content of coarse particles, and excellent water absorption properties such as water retention capacity and water absorption capacity under pressure. It is possible to exhibit rewet characteristics and water absorption speed without deviation.

以下、本発明による高吸水性樹脂の製造方法について各段階別により具体的に説明する。 Hereinafter, each step of the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention will be explained in detail.

段階1
段階1は、酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体と内部架橋剤とが架橋重合された含水ゲル重合体を形成する段階である。
Stage 1
Step 1 is a step in which a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked and polymerized to form a hydrogel polymer.

具体的には、前記含水ゲル重合体は、水溶性エチレン系不飽和単量体の少なくとも一部の酸性基を中和する段階と、前記少なくとも一部が中和された酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体を内部架橋剤および重合開始剤と混合して製造した単量体組成物に対して重合を行って、含水ゲル重合体を形成する段階とを含む方法によって製造されてもよく(方法1)、または酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、および重合開始剤を含む単量体組成物に対して重合を行って、前記酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体および内部架橋剤が架橋重合された重合体を形成する段階と、前記重合体の少なくとも一部の酸性基を中和させて含水ゲル重合体を形成する段階とを含む方法によって製造されてもよい(方法2)。 Specifically, the water-containing gel polymer includes a step of neutralizing at least some of the acidic groups of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer, and a step of neutralizing at least some of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. Polymerizing a monomer composition prepared by mixing an ethylenically unsaturated monomer with an internal crosslinking agent and a polymerization initiator to form a hydrogel polymer. (Method 1), or by polymerizing a monomer composition containing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator, forming a crosslinked polymer of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer and an internal crosslinking agent; and neutralizing at least a portion of the acidic groups of the polymer to form a hydrogel polymer. (Method 2).

前記方法1は、水溶性エチレン系不飽和単量体の重合前に前記単量体内の酸性基の少なくとも一部を中和させた後、重合反応を行うもので、前記方法1によって製造された重合体は、含水性を有して周辺の水を吸収することによって、通常30重量%以上の高い含水率を有する含水ゲル重合体形態で製造できる。 In method 1, before polymerizing the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, at least a portion of the acidic groups in the monomer are neutralized, and then a polymerization reaction is carried out. The polymer has water-containing properties and absorbs surrounding water, so that it can be produced in the form of a hydrogel polymer having a high water content, usually 30% by weight or more.

一方、前記方法2は、前記水溶性エチレン系不飽和単量体の酸性基が中和されていない状態で重合を先に行って重合体を形成した後、前記重合体に存在する酸性基を中和させる方法で、重合後に形成された重合体は、低い含水性を示し、結果として、単量体組成物中で水をほとんど吸収しない固体状態で存在する。しかし、後の中和工程によって含水性を有し、含水ゲル重合体となる。 On the other hand, in method 2, the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer are first polymerized to form a polymer in a state where the acidic groups are not neutralized, and then the acidic groups present in the polymer are removed. In a neutralizing manner, the polymers formed after polymerization exhibit low water content and, as a result, are present in a solid state that absorbs little water in the monomer composition. However, it becomes water-containing due to the subsequent neutralization step and becomes a water-containing gel polymer.

また、方法2において、酸性基が中和されていない状態の水溶性エチレン系不飽和単量体(例、アクリル酸)は、常温で液体状態であり、溶媒(水)に対する溶解度または混和性(miscibility)が高いため、低い温度でも析出しない。これによって、低温で長時間重合が有利であり、高分子量を有し、分子量分布が均一な重合体を安定的に形成することができる。 In addition, in Method 2, the water-soluble ethylenically unsaturated monomer (e.g., acrylic acid) whose acidic groups are not neutralized is in a liquid state at room temperature, and has a high solubility or miscibility in the solvent (water). Because of its high miscibility, it does not precipitate even at low temperatures. As a result, polymerization is advantageous at low temperatures for a long time, and a polymer having a high molecular weight and a uniform molecular weight distribution can be stably formed.

さらに、通常、重合体の製造時に発生する水可溶成分は、高吸水性樹脂が液体と接触する時に容易に溶出する。したがって、水可溶成分の含有量が高い場合、溶出した水可溶成分が大部分高吸水性樹脂の表面に残留し、高吸水性樹脂をベタベタにして通液性が減少する原因になる。したがって、通液性の面で水可溶成分の含有量を低く維持することが重要であるが、前記方法2のように、未中和状態で重合を先に行う場合、より長い鎖の重合体の形成が可能であり、重合や架橋化が不完全で架橋化されていない状態で存在する水可溶成分の含有量を減少させることができ、結果として、高吸水性樹脂の通液性を向上させることができる。 Furthermore, water-soluble components normally generated during polymer production are easily eluted when the superabsorbent resin comes into contact with a liquid. Therefore, when the content of water-soluble components is high, most of the eluted water-soluble components remain on the surface of the superabsorbent resin, making the superabsorbent resin sticky and reducing liquid permeability. Therefore, it is important to maintain a low content of water-soluble components in terms of liquid permeability, but when polymerization is performed first in an unneutralized state as in method 2, the polymerization of longer chains It is possible to form aggregates, reduce the content of water-soluble components that exist in an uncrosslinked state due to incomplete polymerization and crosslinking, and as a result, the liquid permeability of the superabsorbent resin can be improved.

また、方法2のように、アクリル系単量体の酸性基が中和されていない状態で重合を先に行って重合体を形成し、中和後、界面活性剤の存在下で微粒化するか、または界面活性剤の存在下で微粒化後に中和するか、または微粒化と同時に前記重合体に存在する酸性基を中和させる場合、界面活性剤が前記重合体の表面に多量存在して重合体の粘着性を低くすることによって、重合体粒子間の凝集を防止することができる。その結果、微粒化工程時、正常粒度水準まで粉砕することができ、また、正常粒度水準まで粉砕された後に乾燥工程が進行するため、工程中に発生する微粉の発生量を顕著に減少させることができる。 Alternatively, as in Method 2, polymerization is first performed in a state where the acidic groups of the acrylic monomer are not neutralized to form a polymer, and after neutralization, the polymer is atomized in the presence of a surfactant. Alternatively, when the acidic groups present in the polymer are neutralized after atomization in the presence of a surfactant, or when the acidic groups present in the polymer are neutralized simultaneously with atomization, the surfactant is present in large amounts on the surface of the polymer. By lowering the adhesiveness of the polymer, aggregation between polymer particles can be prevented. As a result, it is possible to grind to a normal particle size level during the atomization process, and since the drying process proceeds after the particle size is crushed to a normal particle size level, the amount of fine powder generated during the process can be significantly reduced. I can do it.

これによって、後続の工程および条件を考慮して、含水ゲル重合体製造のための方法を前記方法1および2の中から適切に選択することが好ましい。 Accordingly, it is preferable to appropriately select the method for producing the hydrogel polymer from Methods 1 and 2 in consideration of the subsequent steps and conditions.

具体的には、方法1は、水溶性エチレン系不飽和単量体の少なくとも一部の酸性基を中和する段階と、前記少なくとも一部が中和された酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、および重合開始剤を含む単量体組成物に対して重合を行って、含水ゲル重合体を形成する段階とを含む。 Specifically, method 1 includes the steps of neutralizing at least some of the acidic groups of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer; polymerizing a monomer composition including a saturated monomer, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator to form a hydrogel polymer.

前記水溶性エチレン系不飽和単量体は、高吸水性樹脂の製造に通常使用される任意の単量体であってもよい。非制限的な例として、前記水溶性エチレン系不飽和単量体は、下記の化学式1で表される化合物であってもよい: The water-soluble ethylenically unsaturated monomer may be any monomer commonly used in the production of superabsorbent resins. As a non-limiting example, the water-soluble ethylenically unsaturated monomer may be a compound represented by the following chemical formula 1:

[化1]
R-COOM’
[Chemical formula 1]
R-COOM'

前記化学式1において、
Rは、不飽和結合を含む炭素数2~5のアルキル基であり、
M’は、水素原子、1価または2価金属、アンモニウム基または有機アミン塩である。
In the chemical formula 1,
R is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms containing an unsaturated bond,
M' is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.

好ましくは、前記単量体は、(メタ)アクリル酸、およびこれらの酸の1価(アルカリ)金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩および有機アミン塩からなる群より選択された1種以上であってもよい。 Preferably, the monomer is one or more selected from the group consisting of (meth)acrylic acid, and monovalent (alkali) metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts of these acids. There may be.

このように、水溶性エチレン系不飽和単量体として(メタ)アクリル酸および/またはその塩を使用する場合、吸水性が向上した高吸水性樹脂を得ることができて有利である。その他にも、前記単量体としては、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、2-アクリロイルエタンスルホン酸、2-メタアクリロイルエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸または2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミド、N-置換(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、(N,N)-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(N,N)-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどが使用できる。 As described above, when (meth)acrylic acid and/or its salt is used as the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, it is advantageous that a super absorbent resin with improved water absorption can be obtained. In addition, examples of the monomer include maleic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2-acryloylethanesulfonic acid, 2-methacryloylethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloylpropanesulfonic acid, or 2-methacryloylethanesulfonic acid. -(meth)acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, (meth)acrylamide, N-substituted (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) Acrylate, polyethylene glycol (meth)acrylate, (N,N)-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, (N,N)-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide, etc. can be used.

前記水溶性エチレン系不飽和単量体は、酸性基を有し、前記酸性基の少なくとも一部は、中和剤によって中和される。 The water-soluble ethylenically unsaturated monomer has an acidic group, and at least a portion of the acidic group is neutralized by a neutralizing agent.

本発明による製造方法において、前記方法1において、前記水溶性エチレン系不飽和単量体の酸性基の少なくとも一部の酸性基に対する中和は、前記酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、重合開始剤および中和剤を混合して単量体組成物を製造する工程中に行われる。これによって製造される単量体組成物は、少なくとも一部が中和された酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、および重合開始剤を含む。 In the production method according to the present invention, in the method 1, the neutralization of at least a part of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is performed using the water-soluble ethylenically unsaturated monomer having the acidic group. It is carried out during the process of mixing the monomer composition, internal crosslinking agent, polymerization initiator, and neutralizing agent to produce the monomer composition. The monomer composition produced thereby includes a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least partially neutralized acidic groups, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator.

前記中和時、前記酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体は、後続の重合反応段階での重合時間および反応条件などを考慮して、その濃度を適切に決定することが好ましい。一例として、本発明において、前記酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、重合開始剤および中和剤を含む混合物中の、前記水溶性エチレン系不飽和単量体の濃度は、20~60重量%、具体的には、20重量%以上であり、60重量%以下、または40重量%以下であってもよい。 During the neutralization, it is preferable that the concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group is appropriately determined in consideration of the polymerization time and reaction conditions in the subsequent polymerization reaction step. As an example, in the present invention, in a mixture containing the water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group, an internal crosslinking agent, a polymerization initiator, and a neutralizing agent, The concentration may be 20 to 60% by weight, specifically, 20% by weight or more and 60% by weight or less, or 40% by weight or less.

また、前記中和剤としては、酸性基を中和させることが可能な水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムなどの塩基性物質が1種以上使用できる。 Furthermore, as the neutralizing agent, one or more basic substances capable of neutralizing acidic groups, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide, can be used.

前記水溶性エチレン系不飽和単量体に含まれている酸性基中の、前記中和剤によって中和された程度を指して、水溶性エチレン系不飽和単量体の中和度という。中和度が過度に高ければ、中和された単量体が析出して重合が円滑に行われにくく、逆に、中和度が過度に低ければ、高分子の吸水力が大きく低下するだけでなく、取扱いにくい弾性ゴムのような性質を示すことがある。これによって、前記水溶性エチレン系不飽和単量体の中和度は、実現しようとする高吸水性樹脂の物性に応じて適切に選択することが好ましい。一例として、本発明において、前記水溶性エチレン系不飽和単量体の中和度は、50~90モル%、より具体的には、50モル%以上、または60モル%以上、または65モル%以上であり、90モル%以下、または85モル%以下、または80モル%以下、または75モル%以下であってもよい。 The degree of neutralization of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer refers to the degree to which the acidic groups contained in the water-soluble ethylenically unsaturated monomer are neutralized by the neutralizing agent. If the degree of neutralization is excessively high, neutralized monomers will precipitate, making it difficult for polymerization to proceed smoothly.On the other hand, if the degree of neutralization is excessively low, the water absorption ability of the polymer will be greatly reduced. Instead, it may exhibit elastic rubber-like properties that are difficult to handle. Accordingly, the degree of neutralization of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is preferably selected appropriately depending on the physical properties of the superabsorbent resin to be achieved. As an example, in the present invention, the degree of neutralization of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is 50 to 90 mol%, more specifically, 50 mol% or more, or 60 mol% or more, or 65 mol%. or more, and may be 90 mol% or less, 85 mol% or less, 80 mol% or less, or 75 mol% or less.

一方、本明細書で使用する用語「内部架橋剤」は、後述する高吸水性樹脂粒子の表面を架橋させるための表面架橋剤と区別するために使用する用語で、本発明において、前記内部架橋剤は、上述した水溶性エチレン系不飽和単量体の不飽和結合の間に架橋結合を導入して、架橋構造を含む重合体を形成する役割を果たす。 On the other hand, the term "internal crosslinking agent" used in this specification is a term used to distinguish from a surface crosslinking agent for crosslinking the surface of super absorbent resin particles, which will be described later. The agent plays the role of introducing crosslinking bonds between the unsaturated bonds of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer described above to form a polymer containing a crosslinked structure.

前記架橋は、表面または内部の区別なく行われるが、後述する高吸水性樹脂粒子の表面架橋工程が行われる場合、最終的に製造された高吸水性樹脂粒子の表面は、表面架橋剤によって新しく架橋された構造を含むことができ、高吸水性樹脂粒子の内部は、前記内部架橋剤によって架橋された構造がそのまま維持できる。 The crosslinking is carried out regardless of whether it is on the surface or inside. However, when the surface crosslinking step of the superabsorbent resin particles described below is performed, the surface of the superabsorbent resin particles finally produced is renewed by the surface crosslinking agent. The superabsorbent resin particles may have a crosslinked structure, and the inside of the superabsorbent resin particles can maintain the structure crosslinked by the internal crosslinking agent.

前記内部架橋剤としては、多官能アクリレート系化合物、多官能アリル系化合物および多官能ビニル系化合物のうちの1種以上が使用できる。 As the internal crosslinking agent, one or more of polyfunctional acrylate compounds, polyfunctional allyl compounds, and polyfunctional vinyl compounds can be used.

前記多官能アクリレート系化合物としては、具体的には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、およびグリセリントリ(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらのいずれか1または2以上の混合物が使用できる。 Specifically, the polyfunctional acrylate compounds include ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, and polyethylene glycol di(meth)acrylate. Acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, butanediol di(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate , hexanediol di(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol di(meth)acrylate, dipentaerythritol tri(meth)acrylate , dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, trimethylolpropane di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, glycerin di(meth)acrylate, and glycerin tri(meth)acrylate Examples include acrylate, and any one or a mixture of two or more of these can be used.

また、前記多官能アリル系化合物としては、具体的には、エチレングリコールジアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジアリルエーテル、テトラエチレングリコールジアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、プロピレングリコールジアリルエーテル、トリプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリプロピレングリコールジアリルエーテル、ブタンジオールジアリルエーテル、ブチレングリコールジアリルエーテル、ヘキサンジオールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、ジペンタエリスリトールジアリルエーテル、ジペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ジペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテル、およびグリセリントリアリルエーテルなどが挙げられ、これらのいずれか1または2以上の混合物が使用できる。 Further, specific examples of the polyfunctional allyl compounds include ethylene glycol diallyl ether, diethylene glycol diallyl ether, triethylene glycol diallyl ether, tetraethylene glycol diallyl ether, polyethylene glycol diallyl ether, propylene glycol diallyl ether, and tripropylene glycol. Diallyl ether, polypropylene glycol diallyl ether, butanediol diallyl ether, butylene glycol diallyl ether, hexanediol diallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether, dipentaerythritol diallyl ether, dipentaerythritol triallyl ether Examples include allyl ether, dipentaerythritol tetraallyl ether, dipentaerythritol pentaallyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, trimethylolpropane triallyl ether, glycerin diallyl ether, and glycerin triallyl ether, and any one or Mixtures of two or more can be used.

さらに、多官能ビニル系化合物としては、具体的には、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、トリプロピレングリコールジビニルエーテル、ポリプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールジビニルエーテル、ジペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ジペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、グリセリンジビニルエーテル、およびグリセリントリビニルエーテルなどが挙げられ、これらのいずれか1または2以上の混合物が使用できる。 Furthermore, specific examples of polyfunctional vinyl compounds include ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, tetraethylene glycol divinyl ether, polyethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, and tripropylene glycol divinyl ether. Vinyl ether, polypropylene glycol divinyl ether, butanediol divinyl ether, butylene glycol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, pentaerythritol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, dipentaerythritol divinyl ether, dipentaerythritol trivinyl ether, divinyl ether, Examples include pentaerythritol tetravinyl ether, dipentaerythritol pentavinyl ether, trimethylolpropane divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, glycerin divinyl ether, and glycerin trivinyl ether, and any one or a mixture of two or more of these can be used.

前記多官能アリル系化合物および多官能ビニル系化合物は、分子内に含まれる2以上の不飽和基が水溶性エチレン系不飽和単量体の不飽和結合、あるいは他の内部架橋剤の不飽和結合とそれぞれ結合して、重合過程で架橋構造を形成することができ、分子内にエステル結合(-(C=O)O-)を含むアクリレート系化合物とは異なり、前述した重合反応後の中和過程でも架橋結合を安定的に維持することができる。これによって、製造される高吸水性樹脂のゲル強度が高くなり、重合後の吐出過程で工程安定性が高まり、水可溶分量を最小化することができる。 In the polyfunctional allyl compound and polyfunctional vinyl compound, two or more unsaturated groups contained in the molecule are unsaturated bonds of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer or unsaturated bonds of other internal crosslinking agents. Unlike acrylate compounds that contain an ester bond (-(C=O)O-) in the molecule, it is possible to combine with each other to form a crosslinked structure during the polymerization process, and unlike acrylate compounds that contain an ester bond (-(C=O)O-) in the molecule, it is difficult to neutralize after the polymerization reaction described above. The crosslinking bond can be stably maintained during the process. This increases the gel strength of the produced superabsorbent resin, increases the process stability in the discharge process after polymerization, and makes it possible to minimize the amount of water-soluble components.

このような内部架橋剤は、前記水溶性エチレン系不飽和単量体100重量部に対して、0.01~5重量部で使用できる。例えば、前記内部架橋剤は、水溶性エチレン系不飽和単量体100重量部に対して、0.01重量部以上、または0.05重量部以上、または0.1重量部以上かつ、5重量部以下、または3重量部以下、または2重量部以下、または1重量部以下、または0.7重量部以下で使用できる。前記内部架橋剤の含有量が過度に低い場合、架橋が十分に起こらず適正水準以上の強度の実現が難しく、前記内部架橋剤の含有量が過度に高い場合、内部架橋密度が高くなって所望の保水能の実現が難しいことがある。 Such an internal crosslinking agent can be used in an amount of 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. For example, the internal crosslinking agent may be 0.01 parts by weight or more, or 0.05 parts by weight or more, or 0.1 parts by weight or more and 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. parts by weight or less, or 3 parts by weight or less, or 2 parts by weight or less, or 1 part by weight or less, or 0.7 parts by weight or less. If the content of the internal crosslinking agent is too low, crosslinking will not occur sufficiently and it will be difficult to achieve a strength above the appropriate level, and if the content of the internal crosslinking agent is excessively high, the internal crosslinking density will increase to the desired level. It may be difficult to achieve this water retention capacity.

前記内部架橋剤を用いて形成された重合体は、前記水溶性エチレン系不飽和単量体が重合されて形成された主鎖が前記内部架橋剤によって架橋される形態の3次元網状構造を有する。このように、重合体が3次元網状構造を有する場合、内部架橋剤によって追加架橋されない2次元線状構造の場合に比べて、高吸水性樹脂の諸物性である保水能および加圧吸水能が顕著に向上できる。 The polymer formed using the internal crosslinking agent has a three-dimensional network structure in which the main chain formed by polymerizing the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is crosslinked by the internal crosslinking agent. . In this way, when a polymer has a three-dimensional network structure, the water retention capacity and pressurized water absorption capacity, which are the physical properties of the superabsorbent resin, are improved compared to the case where the polymer has a two-dimensional linear structure that is not additionally crosslinked by an internal crosslinking agent. It can be significantly improved.

また、前記単量体組成物の製造時、重合開始剤は、重合方法によって適切に選択することが好ましい。 Furthermore, during the production of the monomer composition, it is preferable that the polymerization initiator be appropriately selected depending on the polymerization method.

含水ゲル重合体の形成時に熱重合方法を用いる場合には、熱重合開始剤を使用し、光重合方法を用いる場合には、光重合開始剤を使用し、混成重合方法(熱および光をすべて使用する方法)を用いる場合には、熱重合開始剤と光重合開始剤をすべて使用することができる。ただし、光重合方法によっても、紫外線照射などの光照射によって一定量の熱が発生し、また、発熱反応である重合反応の進行によってある程度の熱が発生するので、追加的に熱重合開始剤を使用してもよい。 When a thermal polymerization method is used to form a hydrogel polymer, a thermal polymerization initiator is used, and when a photopolymerization method is used, a photoinitiator is used, and a hybrid polymerization method (where all heat and light are removed) is used. When using the above method), both thermal polymerization initiators and photopolymerization initiators can be used. However, depending on the photopolymerization method, a certain amount of heat is generated by light irradiation such as ultraviolet irradiation, and a certain amount of heat is also generated by the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, so a thermal polymerization initiator is additionally used. May be used.

前記光重合開始剤としては、紫外線などの光によってラジカルを形成できる化合物であれば、その構成の限定なく使用可能である。 As the photopolymerization initiator, any compound that can form radicals when exposed to light such as ultraviolet rays can be used without any limitations on its composition.

前記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル(benzoin ether)、ジアルキルアセトフェノン(dialkyl acetophenone)、ヒドロキシルアルキルケトン(hydroxyl alkylketone)、フェニルグリオキシレート(phenyl glyoxylate)、ベンジルジメチルケタール(Benzyl Dimethyl Ketal)、アシルホスフィン(acyl phosphine)およびアルファ-アミノケトン(α-aminoketone)からなる群より選択される1つ以上を使用することができる。また、前記アシルホスフィンの具体例としては、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネートなどが挙げられる。より多様な光開始剤については、Reinhold Schwalm著の「UV Coatings:Basics,Recent Developments and New Application(Elsevier2007年)」p115によく明示されており、上述した例に限定されない。 Examples of the photopolymerization initiator include benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, and benzyl diacetate. Methyl ketal (Benzyl Dimethyl Ketal), One or more selected from the group consisting of acyl phosphine and alpha-aminoketone can be used. Further, specific examples of the acylphosphine include diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) ) Phenylphosphinate and the like. A more diverse range of photoinitiators is well defined in UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications (Elsevier 2007) by Reinhold Schwalm, p. 115, and is not limited to the examples mentioned above. .

また、前記熱重合開始剤としては、過硫酸塩系開始剤、アゾ系開始剤、過酸化水素およびアスコルビン酸からなる開始剤の群より選択される1つ以上を使用することができる。具体的には、過硫酸塩系開始剤の例としては、過硫酸ナトリウム(Sodium persulfate;Na)、過硫酸カリウム(Potassium persulfate;K)、過硫酸アンモニウム(Ammonium persulfate;(NH)などがあり、アゾ(Azo)系開始剤の例としては、2,2-アゾビス-(2-アミジノプロパン)二塩酸塩(2,2-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride)、2,2-アゾビス-(N,N-ジメチレン)イソブチラミジンジヒドロクロライド(2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride)、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル(2-(carbamoylazo)isobutylonitrile)、2,2-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride)、4,4-アゾビス-(4-シアノバレリン酸)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid))などがある。より多様な熱重合開始剤については、Odian著の「Principle of Polymerization(Wiley,1981)」、p203によく明示されており、上述した例に限定されない。 Further, as the thermal polymerization initiator, one or more initiators selected from the group consisting of persulfate initiators, azo initiators, hydrogen peroxide, and ascorbic acid can be used. Specifically, examples of persulfate-based initiators include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate (Ammonium persulfate). persulfate; (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), and examples of azo-based initiators include 2,2-azobis-(2-amidinopropane) dihydrochloride (2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride; 2-amidinopropane) dihydrochloride), 2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride ide), 2-(carbamoylazo) Isobutyronitrile (2-(carbamoylazo)isobutylonitrile), 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride (2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl) propane] dihydrochloride), 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid), and the like. A wider variety of thermal polymerization initiators are well defined in "Principles of Polymerization" by Odian (Wiley, 1981), p. 203, and are not limited to the examples mentioned above.

このような重合開始剤は、前記水溶性エチレン系不飽和単量体100重量部に対して2重量部以下で使用できる。つまり、前記重合開始剤の濃度が過度に低い場合、重合速度が遅くなり、最終製品に残存モノマーが多量抽出されうるので、好ましくない。逆に、前記重合開始剤の濃度が前記範囲より高い場合、ネットワークをなす高分子鎖が短くなって水可溶成分の含有量が高くなり、加圧吸水能が低くなるなど樹脂の物性が低下しうるので、好ましくない。 Such a polymerization initiator can be used in an amount of 2 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. That is, if the concentration of the polymerization initiator is too low, the polymerization rate will be slow and a large amount of residual monomer may be extracted into the final product, which is not preferable. On the other hand, if the concentration of the polymerization initiator is higher than the above range, the polymer chains forming the network will become shorter, the content of water-soluble components will increase, and the physical properties of the resin will deteriorate, such as the ability to absorb water under pressure will decrease. This is not desirable because it can be

また、前記単量体組成物の製造時、前記重合開始剤とレドックス(Redox)カップルをなす還元剤がさらに投入される。 Furthermore, during the production of the monomer composition, a reducing agent that forms a redox couple with the polymerization initiator is further added.

具体的には、前記重合開始剤と還元剤は、重合体溶液に投入された時、互いに反応してラジカルを形成する。形成されたラジカルは単量体と反応し、前記重合開始剤と還元剤との間の酸化-還元反応は反応性が非常に高いので、微量の重合開始剤と還元剤だけが投入されても重合が開始され、工程温度を高める必要がなくて低温重合が可能であり、重合体溶液の物性変化を最小化させることができる。 Specifically, when the polymerization initiator and reducing agent are added to a polymer solution, they react with each other to form radicals. The formed radicals react with the monomers, and the oxidation-reduction reaction between the polymerization initiator and reducing agent is so reactive that even if only trace amounts of polymerization initiator and reducing agent are introduced, Polymerization is initiated, and low-temperature polymerization is possible without the need to increase the process temperature, and changes in physical properties of the polymer solution can be minimized.

前記酸化-還元反応を利用した重合反応は、常温(25℃)付近またはそれ以下の温度でも円滑に起こることができる。一例として、前記重合反応は、5℃以上25℃以下、または5℃以上20℃以下の温度で行われる。 The polymerization reaction using the oxidation-reduction reaction can occur smoothly even at temperatures around room temperature (25° C.) or lower. As an example, the polymerization reaction is performed at a temperature of 5°C or more and 25°C or less, or 5°C or more and 20°C or less.

前記重合開始剤として過硫酸塩系重合開始剤が使用される場合、還元剤としては、メタ重亜硫酸ナトリウム(Na);テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA);硫酸鉄(II)(FeSO);硫酸鉄(II)とEDTAとの混合物(FeSO/EDTA);ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(Sodium formaldehyde sulfoxylate);およびジナトリウム2-ヒドロキシ-2-スルフィノアセテート(Disodium 2-hydroxy-2-sulfinoacteate)からなる群より選択された1種以上が使用されてもよい。 When a persulfate polymerization initiator is used as the polymerization initiator, examples of the reducing agent include sodium metabisulfite (Na 2 S 2 O 5 ); tetramethylethylenediamine (TMEDA); iron (II) sulfate (FeSO 4 ); mixture of iron(II) sulfate and EDTA (FeSO 4 /EDTA); sodium formaldehyde sulfoxylate; and disodium 2-hydroxy-2-sulfinoacetate (Disodium 2-hydroxy-2); -sulfinoacteate) may be used.

また、前記重合開始剤として過硫酸カリウムが使用され、還元剤としてはジナトリウム2-ヒドロキシ-2-スルフィノアセテートが使用されるか;重合開始剤として過硫酸アンモニウムが使用され、還元剤としてテトラメチルエチレンジアミンが使用されるか;重合開始剤として過硫酸ナトリウムが使用され、還元剤としてナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートが使用されてもよい。 Also, potassium persulfate is used as the polymerization initiator, and disodium 2-hydroxy-2-sulfinoacetate is used as the reducing agent; ammonium persulfate is used as the polymerization initiator, and tetramethyl Ethylenediamine may be used; sodium persulfate may be used as a polymerization initiator and sodium formaldehyde sulfoxylate may be used as a reducing agent.

さらに、前記重合開始剤として過酸化水素系開始剤が使用される場合、還元剤としては、アスコルビン酸(Ascorbic acid);スクロース(Sucrose);亜硫酸ナトリウム(NaSO)、メタ重亜硫酸ナトリウム(Na);テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA);硫酸鉄(II)とEDTAとの混合物(FeSO/EDTA);ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(Sodium formaldehyde sulfoxylate);ジナトリウム2-ヒドロキシ-2-スルフィノアセテート(Disodium 2-hydroxy-2-sulfinoacteate);およびジナトリウム2-ヒドロキシ-2-スルホアセテート(Disodium 2-hydroxy-2-sulfoacteate)からなる群より選択された1種以上が使用されてもよい。 Furthermore, when a hydrogen peroxide-based initiator is used as the polymerization initiator, examples of reducing agents include ascorbic acid; sucrose; sodium sulfite (Na 2 SO 3 ), and sodium metabisulfite ( Tetramethylethylenediamine (TMEDA); Mixture of iron (II) sulfate and EDTA ( FeSO 4 /EDTA); Sodium formaldehyde sulfoxylate; Disodium 2 - hydroxy-2 - Sulfinoacetate (Disodium 2-hydroxy-2-sulfinoacteate); and Disodium 2-hydroxy-2-sulfoacetate (Disodium 2-hydroxy-2-sulfoacetate) Good too.

また、前記単量体組成物の製造時、必要に応じて、増粘剤(thickener)、可塑剤、保存安定剤、酸化防止剤などの添加剤がさらに投入される。 Additionally, during the preparation of the monomer composition, additives such as a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant may be added as necessary.

本発明において、単量体組成物は、例えば、水などの溶媒に溶解した溶液状態であってもよく、このような溶液状態の単量体組成物中の固形分含有量、つまり、単量体、内部架橋剤および重合開始剤の濃度は、重合時間および反応条件などを考慮して適切に調節可能である。例えば、前記単量体組成物中の固形分含有量は、10~80重量%、または15~60重量%、または30~50重量%であってもよい。前記単量体組成物がこのような範囲の固形分含有量を有する場合、高濃度水溶液の重合反応で現れるゲル効果現象を利用して重合後に未反応単量体を除去する必要がないようにしながらも、後述する重合体の粉砕時の粉砕効率を調節するために有利であり得る。 In the present invention, the monomer composition may be in the form of a solution dissolved in a solvent such as water, and the solid content in the monomer composition in such a solution state, that is, the monomer The concentrations of the polymer, internal crosslinking agent, and polymerization initiator can be appropriately adjusted by taking into account the polymerization time, reaction conditions, and the like. For example, the solids content in the monomer composition may be 10 to 80% by weight, or 15 to 60% by weight, or 30 to 50% by weight. When the monomer composition has a solid content in this range, the gel effect phenomenon that appears in the polymerization reaction of a highly concentrated aqueous solution can be used to eliminate the need to remove unreacted monomers after polymerization. However, it may be advantageous for adjusting the pulverization efficiency during pulverization of the polymer, which will be described later.

この時、使用可能な溶媒としては、前述した原料物質を溶解させることができるものであれば、その構成の限定なく使用可能である。例えば、前記溶媒としては、水、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、トルエン、キシレン、ブチロラクトン、カルビトール、メチルセロソルブアセテート、N,N-ジメチルアセトアミド、またはこれらの混合物などが使用できる。 At this time, the solvent that can be used is not limited in structure as long as it can dissolve the above-mentioned raw material. For example, the solvent includes water, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, propylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, acetone, Methyl amyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol ethyl ether, toluene, xylene, butyrolactone, carbitol, methyl cellosolve acetate, N,N-dimethylacetamide, or a mixture thereof can be used.

次に、前記単量体組成物に対する重合工程は、熱重合、光重合または混成重合して含水ゲル重合体を形成することができれば、特に構成の限定なく行われる。 Next, the polymerization step for the monomer composition can be carried out without particular configuration limitations as long as a hydrogel polymer can be formed by thermal polymerization, photopolymerization, or hybrid polymerization.

具体的には、重合方法は、重合エネルギー源により、大きく熱重合および光重合に分けられ、通常熱重合を進行させる場合、ニーダー(kneader)などの撹拌軸を有する反応器で行われ、光重合を進行させる場合、移動可能なコンベヤベルトを備えた反応器で行われるか、底の平らな容器で行われてもよい。 Specifically, polymerization methods are broadly divided into thermal polymerization and photopolymerization depending on the polymerization energy source. Usually, when thermal polymerization is advanced, it is carried out in a reactor with a stirring shaft such as a kneader, and photopolymerization If the process is carried out, it may be carried out in a reactor equipped with a movable conveyor belt or in a flat-bottomed vessel.

このような重合方法は、大体短い重合反応時間(例えば、1時間以下)により重合体の分子量が大きくなく、広い分子量分布を有する重合体が形成される。 In such a polymerization method, a polymer having a relatively short polymerization reaction time (eg, 1 hour or less) does not have a large molecular weight and has a wide molecular weight distribution.

一例として、上述のように、撹拌軸を備えたニーダー(kneader)などの反応器に、熱風を供給するか、反応器を加熱して熱重合をして得られた含水ゲル重合体は、反応器に備えられた撹拌軸の形態に応じて、反応器の排出口に排出される含水ゲル重合体は、数センチメートル~数ミリメートルの形態であってもよい。具体的には、得られる含水ゲル重合体の大きさは、注入される単量体組成物の濃度および注入速度などに応じて多様に現れるが、通常、重量平均粒径が2~50mmの含水ゲル重合体が得られる。 As an example, as mentioned above, a hydrogel polymer obtained by thermal polymerization by supplying hot air to a reactor such as a kneader equipped with a stirring shaft or by heating the reactor can be reacted. Depending on the configuration of the stirring shaft provided in the vessel, the hydrogel polymer discharged to the outlet of the reactor may be in the form of several centimeters to several millimeters. Specifically, the size of the obtained hydrogel polymer varies depending on the concentration and injection speed of the monomer composition injected, but it is usually a hydrogel polymer with a weight average particle size of 2 to 50 mm. A gel polymer is obtained.

また、上述のように移動可能なコンベヤベルトを備えた反応器または底の平らな容器で光重合を進行させる場合、通常得られる含水ゲル重合体の形態は、ベルトの幅を有するシート状の含水ゲル重合体であってもよい。この時、重合体シートの厚さは、注入される単量体組成物の濃度および注入速度または注入量に応じて異なるが、通常約0.5~約5cmの厚さを有するシート状の重合体が得られるように単量体組成物を供給することが好ましい。シート状の重合体の厚さが過度に薄い程度に単量体組成物を供給する場合、生産効率が低くて好ましくなく、シート状の重合体の厚さが5cmを超える場合には、過度に厚い厚さによって、重合反応が全厚にわたって均等に起こらないことがある。 In addition, when photopolymerization is carried out in a reactor equipped with a movable conveyor belt or a flat-bottomed container as described above, the form of the hydrogel polymer that is usually obtained is a sheet-like hydrous gel polymer with the width of the belt. It may also be a gel polymer. At this time, the thickness of the polymer sheet varies depending on the concentration of the monomer composition injected and the injection speed or amount, but it is usually a sheet-like polymer sheet having a thickness of about 0.5 to about 5 cm. Preferably, the monomer composition is fed in such a way that coalescence is obtained. If the monomer composition is supplied to the extent that the thickness of the sheet-shaped polymer is too thin, the production efficiency will be low, which is undesirable, and if the thickness of the sheet-shaped polymer exceeds 5 cm, Due to the large thickness, the polymerization reaction may not occur evenly throughout the thickness.

さらに、従来のコンベヤベルトを備えた反応器撹拌軸を有する反応器での重合は、重合結果物が移動しながら新しい単量体組成物が反応器に供給されて連続式で重合が行われるので、重合率が互いに異なる重合体が混合され、これによって単量体組成物全体において均一な重合が行われにくくて、全体的な物性低下が生じうる。 Furthermore, in polymerization in a reactor with a reactor stirring shaft equipped with a conventional conveyor belt, a new monomer composition is supplied to the reactor while the polymerization product is moved, and the polymerization is carried out in a continuous manner. , polymers having different polymerization rates are mixed, which makes it difficult to uniformly polymerize the entire monomer composition, resulting in overall deterioration of physical properties.

これによって、本発明の製造方法において、前記単量体組成物に対する重合反応は、バッチ式反応器(batch type reactor)で行われる。 Accordingly, in the manufacturing method of the present invention, the polymerization reaction of the monomer composition is performed in a batch type reactor.

このように、バッチ式反応器で定置式(fixed-bed type)で重合を進行させることによって、重合率の異なる重合体が混ざる恐れが少なく、これによって均一な品質を有する重合体が得られる。 As described above, by performing the polymerization in a fixed-bed type in a batch reactor, there is less possibility that polymers having different polymerization rates will be mixed together, and thereby a polymer having uniform quality can be obtained.

また、バッチ式反応器で行う場合、コンベヤベルトを備えた反応器で連続式で重合を行う場合より長時間、例えば、3時間以上の時間重合反応を行う。しかし、このような長時間の重合反応時間にもかかわらず、未中和状態の水溶性エチレン系不飽和単量体に対して重合を行うため、長時間重合を行っても単量体がよく析出せず、よって、長時間重合を行うのに有利である。 Further, when the polymerization reaction is carried out in a batch reactor, the polymerization reaction is carried out for a longer time, for example, 3 hours or more, than in the case where the polymerization is carried out continuously in a reactor equipped with a conveyor belt. However, despite such a long polymerization reaction time, the polymerization is performed on unneutralized water-soluble ethylenically unsaturated monomers, so even if polymerization is performed for a long time, the monomers remain It does not precipitate and is therefore advantageous in carrying out polymerization over a long period of time.

一方、前記バッチ式反応器での重合は、熱重合方法を用いることができ、これによって、前記重合開始剤は、熱重合開始剤を使用する。前記熱重合開始剤は、先に説明した通りである。 Meanwhile, a thermal polymerization method may be used for the polymerization in the batch reactor, whereby a thermal polymerization initiator is used as the polymerization initiator. The thermal polymerization initiator is as described above.

一方、含水ゲル重合体を製造する方法2は、酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、および重合開始剤を含む単量体組成物に対して重合を行って、前記酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体および内部架橋剤が架橋重合された重合体を形成する段階と、前記重合体の少なくとも一部の酸性基を中和させて含水ゲル重合体を形成する段階とで行われる。 On the other hand, method 2 for producing a hydrogel polymer involves polymerizing a monomer composition containing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator. forming a polymer in which the water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked; and neutralizing at least a portion of the acidic groups of the polymer to form a hydrogel polymer. This is done in a step of forming a .

前記方法2において、単量体組成物の製造時、酸性基が中和されていない水溶性エチレン系不飽和単量体を使用することを除けば、方法1と同様の方法で単量体組成物の製造およびこれに対する重合工程が行われる。 In Method 2, the monomer composition is prepared in the same manner as in Method 1, except that a water-soluble ethylenically unsaturated monomer whose acidic groups are not neutralized is used during the production of the monomer composition. The production of products and the polymerization process for them are carried out.

また、前記方法2での重合反応は、具体的には、バッチ式反応器で行われる。さらに、前記バッチ式反応器での重合は、熱重合方法を用いることによって、前記重合開始剤としては、熱重合開始剤を使用することができる。なお、前述のように、前記開始剤と共に還元剤を投入して重合を開始することができる。 Further, the polymerization reaction in Method 2 is specifically performed in a batch reactor. Furthermore, in the polymerization in the batch reactor, a thermal polymerization method can be used, so that a thermal polymerization initiator can be used as the polymerization initiator. Note that, as described above, polymerization can be initiated by adding a reducing agent together with the initiator.

次に、方法2において、前記架橋重合された重合体の少なくとも一部の酸性基を中和させて含水ゲル重合体を製造する段階は、前記架橋重合された重合体に対して中和剤を投入し反応させることによって行われる。 Next, in method 2, the step of neutralizing at least part of the acidic groups of the cross-linked polymer to produce a hydrogel polymer includes applying a neutralizing agent to the cross-linked polymer. This is done by introducing and reacting.

前記中和剤としては、方法1と同様に、酸性基を中和させることが可能な水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムなどの塩基性物質が使用できる。 As the neutralizing agent, as in Method 1, basic substances capable of neutralizing acidic groups, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide, can be used.

また、前記重合体に含まれている酸性基のうち前記中和剤によって中和された程度を指す重合体の中和度は、過度に高い場合、粒子表面のカルボキシル基の濃度が過度に低くて、後続工程での表面架橋がうまく行われにくく、その結果、加圧下の吸水特性および通液性が減少しうる。逆に、重合体の中和度が過度に低ければ、高分子の吸水力が大きく低下するだけでなく、取扱いにくい弾性ゴムのような性質を示すことがある。これによって、前記重合体の中和度は、実現しようとする高吸水性樹脂の物性に応じて適切に選択することが好ましい。一例として、本発明において、前記重合体の中和度は、50~90モル%、より具体的には、50モル%以上、または60モル%以上、または65モル%以上であり、90モル%以下、または85モル%以下、または80モル%以下、または75モル%以下であってもよい。 In addition, if the degree of neutralization of the polymer, which refers to the extent to which the acidic groups contained in the polymer are neutralized by the neutralizing agent, is too high, the concentration of carboxyl groups on the particle surface is excessively low. Therefore, surface crosslinking in subsequent steps is difficult to be carried out successfully, and as a result, water absorption properties and liquid permeability under pressure may be reduced. On the other hand, if the degree of neutralization of the polymer is too low, not only will the water absorption capacity of the polymer be greatly reduced, but it may also exhibit elastic rubber-like properties that are difficult to handle. Accordingly, it is preferable that the degree of neutralization of the polymer is appropriately selected depending on the physical properties of the superabsorbent resin to be achieved. As an example, in the present invention, the degree of neutralization of the polymer is 50 to 90 mol%, more specifically, 50 mol% or more, or 60 mol% or more, or 65 mol% or more, and 90 mol%. or less, or less than or equal to 85 mol%, or less than or equal to 80 mol%, or less than or equal to 75 mol%.

前記方法1および方法2によって製造される重合体は、含水ゲル状態で、含水率が30~80重量%、より具体的には、30重量%以上、または35重量%以上、または40重量%以上であり、80重量%以下、または75重量%以下、または70重量%以下である。 The polymers produced by Method 1 and Method 2 have a water content of 30 to 80% by weight in a hydrogel state, more specifically, 30% by weight or more, or 35% by weight or more, or 40% by weight or more. and is 80% by weight or less, or 75% by weight or less, or 70% by weight or less.

前記含水ゲル重合体の含水率が過度に低い場合、後の粉砕段階で適切な表面積を確保しにくくて、効果的に粉砕されないことがあり、前記含水ゲル重合体の含水率が過度に高い場合、後の粉砕段階で受ける圧力が増加して、所望の粒度まで粉砕させることが難しい。しかし、本発明による製造方法で製造された含水ゲル重合体は、前記範囲条件を満足する含水率を有し、後続の微粒化工程に適合する。 If the water content of the hydrogel polymer is too low, it may be difficult to secure an appropriate surface area in the subsequent pulverization step, so that it may not be effectively pulverized, and if the water content of the hydrogel polymer is too high. , the pressure experienced in the subsequent grinding step increases, making it difficult to grind to the desired particle size. However, the hydrogel polymer produced by the production method according to the present invention has a water content that satisfies the above range conditions and is suitable for the subsequent atomization step.

一方、本明細書全体において、「含水率」は、含水ゲル重合体の全体重量に対して占める水分の含有量であり、含水ゲル重合体の重量から乾燥状態の重合体の重量を引いた値を意味する。具体的には、赤外線加熱によりクラム状態の重合体の温度を上げて乾燥する過程で重合体中の水分蒸発による重量減少分を測定して計算された値で定義する。この時、乾燥条件は、常温から約180℃まで温度を上昇させた後、180℃で維持する方式で、総乾燥時間は、温度上昇段階の5分を含む40分に設定して、含水率を測定する。具体的な測定方法および条件は、以下の実験例で説明する通りである。 On the other hand, throughout this specification, "water content" refers to the water content relative to the total weight of the hydrogel polymer, and is the value obtained by subtracting the weight of the dry polymer from the weight of the hydrogel polymer. means. Specifically, it is defined as a value calculated by measuring the weight loss due to water evaporation in the polymer during the process of raising the temperature of the polymer in crumb state using infrared heating and drying it. At this time, the drying conditions were to raise the temperature from room temperature to about 180°C and then maintain it at 180°C.The total drying time was set to 40 minutes, including 5 minutes during the temperature rise stage, and the moisture content Measure. The specific measurement method and conditions are as explained in the experimental examples below.

段階2
次に、段階2は、前記段階1で製造した含水ゲル重合体を微粒化して含水高吸水性樹脂粒子を製造する段階である。
Stage 2
Next, in step 2, the hydrogel polymer produced in step 1 is atomized to produce hydrous superabsorbent resin particles.

前記段階では、含水ゲル重合体をミリメートルの大きさにチョッピングするのではない、数十から数百マイクロメートルの大きさへの細切と凝集が同時に行われる段階である。つまり、含水ゲル重合体に適切な粘着性を付与することによって、数十から数百マイクロメートルの大きさに細切された一次粒子が複数個凝集された二次凝集粒子を製造する段階である。このような段階で製造された二次凝集粒子である含水高吸水性樹脂粒子は、正常粒度分布を有しかつ、表面積が大きく増加して吸水速度が顕著に改善できる。 In this step, the hydrogel polymer is not chopped into millimeter-sized pieces, but is simultaneously chopped into pieces with a size of several tens to hundreds of micrometers and agglomerated. In other words, it is a stage in which secondary agglomerated particles are produced by agglomerating multiple primary particles finely chopped into sizes of tens to hundreds of micrometers by imparting appropriate adhesiveness to the hydrogel polymer. . The water-containing superabsorbent resin particles, which are secondary agglomerated particles produced in such a step, have a normal particle size distribution, have a large increase in surface area, and can significantly improve the water absorption rate.

具体的には、本発明の製造方法において、前記重合体を微粒化して含水高吸水性樹脂粒子を製造する段階は、2回以上、より具体的には、2~4回行われる。 Specifically, in the production method of the present invention, the step of atomizing the polymer to produce hydrated superabsorbent resin particles is performed two or more times, more specifically, two to four times.

前記微粒化段階は、微粒化装置によって行われ、前記微粒化装置は、内部に重合体が移送される移送空間を含むボディ部と、前記移送空間の内部に回転可能に設けられて、重合体を移動させるスクリュー部材と、前記スクリュー部材に回転駆動力を提供する駆動モータと、前記ボディ部に設けられて、前記重合体を粉砕するカッター部材と、前記カッター部材によって粉砕された前記重合体を前記ボディ部の外部に排出し、多数のホール(hole)が形成された多孔板とを含むことができる。この時、前記微粒化装置の多孔板に備えられたホールの大きさは、1mm~10mm、または1~6mmであってもよい。 The atomization step is performed by an atomization device, and the atomization device includes a body portion including a transfer space into which the polymer is transferred, and a body portion rotatably installed inside the transfer space to transfer the polymer. a screw member that moves the screw member, a drive motor that provides rotational driving force to the screw member, a cutter member that is provided in the body portion and that crushes the polymer, and a cutter member that crushes the polymer that has been crushed by the cutter member. The perforated plate may be discharged to the outside of the body part and may include a perforated plate having a plurality of holes formed therein. At this time, the size of the holes provided in the perforated plate of the atomization device may be 1 mm to 10 mm, or 1 to 6 mm.

また、前記微粒化段階は、界面活性剤の存在下で行われる。 Further, the atomization step is performed in the presence of a surfactant.

前記界面活性剤は、含水ゲル重合体の表面に吸着または結合して、含水ゲル重合体の表面の粘着性を低下させ、結果として、粉砕された含水ゲル重合体同士の凝集を制御する。 The surfactant adsorbs or binds to the surface of the hydrogel polymer to reduce the tackiness of the surface of the hydrogel polymer, and as a result, controls the aggregation of the crushed hydrogel polymers.

従来、含水ゲル重合体に対するチョッピング工程で数mmまたは数cm水準の粒子を形成していた。このようなチョッピング工程によって含水ゲル重合体の表面積がある程度増加できるが、吸水速度を有効に向上させることができる程度の効果は期待しにくかった。そこで、吸水速度向上のために、チョッピング段階で機械的力をより増加して混練させることによって、表面積を増加させる方法が提案されたが、この場合、重合体特有のベタベタさによって凝集が過度に発生して、チョッピング、乾燥および粉砕後、粒子の表面のみデコボコな無定形の単一粒子が形成され、過度な混練または押しつぶしによってむしろ水可溶成分が増加した。 Conventionally, particles of several mm or several cm have been formed in a chopping process for hydrogel polymers. Although the surface area of the hydrogel polymer can be increased to some extent by such a chopping process, it is difficult to expect an effect that can effectively improve the water absorption rate. Therefore, in order to improve the water absorption rate, a method was proposed in which the surface area was increased by increasing the mechanical force and kneading in the chopping stage, but in this case, the stickiness characteristic of the polymer caused excessive agglomeration. After chopping, drying, and pulverization, amorphous single particles with uneven surfaces were formed, and excessive kneading or crushing resulted in an increase in water-soluble components.

そこで、本発明では、含水ゲル重合体に対する微粒化工程を界面活性剤の存在下で行うことによって、前記界面活性剤が前記含水ゲル重合体の表面に多量存在する。含水ゲル重合体の表面に存在する界面活性剤は、重合体の高い粘着性を低下させることによって、重合体が過度に凝集しないことを防止し、所望の水準に凝集状態を調節することができる。その結果、従来のマイクロメートル単位からなるチョッピング工程とは異なり、前記含水ゲル重合体を数ミリメートルから数百マイクロメートルの大きさにまで粉砕することができ、また、よりマイルドな条件で後続の粉砕および乾燥工程を行うことが可能で、製造工程中に発生する微粉の発生量を顕著に減少させることができる。 Therefore, in the present invention, a large amount of the surfactant is present on the surface of the hydrogel polymer by performing the atomization step on the hydrogel polymer in the presence of a surfactant. The surfactant present on the surface of the hydrogel polymer can prevent the polymer from excessively aggregating by reducing the high tackiness of the polymer, and can adjust the aggregation state to a desired level. . As a result, unlike the conventional chopping process consisting of micrometer units, the hydrogel polymer can be crushed from several millimeters to hundreds of micrometers in size, and the subsequent crushing can be carried out under milder conditions. and a drying process, and the amount of fine powder generated during the manufacturing process can be significantly reduced.

一方、界面活性剤の存在下で含水ゲル重合体を微粒化する場合、含水ゲル重合体の高い含水性によって界面活性剤が含水ゲル重合体の界面に存在するよりは、含水ゲル重合体の内部に浸透して界面活性剤がその役割を十分に果たせない可能性がある。これに対し、本発明では、上述のような特徴的構造の微粒化装置を用いることによって、このような問題点を解決した。 On the other hand, when a hydrogel polymer is atomized in the presence of a surfactant, due to the high water content of the hydrogel polymer, the surfactant is present inside the hydrogel polymer rather than at the interface of the hydrogel polymer. The surfactant may not be able to fully fulfill its role. In contrast, in the present invention, such problems have been solved by using an atomization device having the above-mentioned characteristic structure.

また、前記界面活性剤に含まれている疎水性官能基の部分は、粉砕された高吸水性樹脂粒子の表面に疎水性を付与して粒子間の摩擦力を緩和させることによって、高吸水性樹脂の見掛け密度を増加させることができ、前記界面活性剤に含まれている親水性官能基の部分も、高吸水性樹脂粒子に結合して高吸水性樹脂の表面張力の低下を防止することができる。その結果、本発明による製造方法で製造された高吸水性樹脂は、界面活性剤を使用しない高吸水性樹脂と比較して、同等水準の表面張力を示しながらも高い見掛け密度を示すことができる。 In addition, the hydrophobic functional group contained in the surfactant imparts hydrophobicity to the surface of the pulverized superabsorbent resin particles and alleviates the frictional force between the particles. The apparent density of the resin can be increased, and the hydrophilic functional group portion contained in the surfactant also binds to the superabsorbent resin particles and prevents a decrease in the surface tension of the superabsorbent resin. I can do it. As a result, the superabsorbent resin produced by the production method of the present invention can exhibit a higher apparent density while exhibiting the same level of surface tension compared to a superabsorbent resin that does not use a surfactant. .

具体的には、前記界面活性剤としては、下記の化学式2で表される化合物またはその塩を使用することができるが、本発明がこれに限定されるものではない: Specifically, as the surfactant, a compound represented by the following chemical formula 2 or a salt thereof can be used, but the present invention is not limited thereto:

前記化学式2において、
、AおよびAは、それぞれ独立して、単結合、カルボニル、
In the chemical formula 2,
A 1 , A 2 and A 3 are each independently a single bond, carbonyl,

であり、ただし、これらの1つ以上は、カルボニルまたは and one or more of these is carbonyl or

であり、ここで、m1、m2およびm3は、それぞれ独立して、1~8の整数であり、 , where m1, m2 and m3 are each independently an integer from 1 to 8,

は、それぞれ隣接した酸素原子と連結され、 are connected to each adjacent oxygen atom,

は、隣接したR、RおよびRとそれぞれ連結され、 is connected to adjacent R 1 , R 2 and R 3 , respectively,

、RおよびRは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル、または炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニルであり、
nは、1~9の整数である。
R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen, a straight-chain or branched alkyl having 6 to 18 carbon atoms, or a straight-chain or branched alkenyl having 6 to 18 carbon atoms;
n is an integer from 1 to 9.

前記界面活性剤は、重合体と混合されて微粒化段階が凝集現象なく容易に行われるように添加される。 The surfactant is mixed with the polymer and added so that the atomization step can be easily performed without agglomeration.

前記化学式2で表される界面活性剤は、非イオン性の界面活性剤であり、未中和の重合体とも水素結合力による表面吸着性能に優れ、これによって、目的とする凝集制御効果を実現するのに適合する。これに対し、非イオン性界面活性剤でない陰イオン性界面活性剤の場合、NaOH、NaSOなどの中和剤で中和された重合体と混合される場合、重合体のカルボキシル基置換基にイオン化されているNa+イオンを媒介として吸着され、未中和重合体に混合される場合、重合体のカルボキシル基置換基の陰イオンとの競争によって重合体に対する吸着効率が相対的に低下する問題がある。 The surfactant represented by the chemical formula 2 is a nonionic surfactant, and has excellent surface adsorption performance due to hydrogen bonding force even with unneutralized polymers, thereby achieving the desired aggregation control effect. suitable for On the other hand, in the case of anionic surfactants that are not nonionic surfactants, when mixed with a polymer neutralized with a neutralizing agent such as NaOH or Na2SO4 , carboxyl group substitution of the polymer may occur . When adsorbed via Na+ ions ionized to the group and mixed into an unneutralized polymer, the adsorption efficiency to the polymer decreases relatively due to competition with the anion of the carboxyl group substituent of the polymer. There's a problem.

具体的には、前記化学式2で表される界面活性剤において、疎水性官能基は、末端官能基であるR、R、R部分(水素でない場合)であり、親水性官能基は、鎖中のグリセロール由来の部分と、末端の水酸基(Aが単結合であり、同時にRが水素である場合、n=1~3)をさらに含むが、前記グリセロール由来の部分と、末端の水酸基は、親水性官能基で重合体の表面に対する吸着性能を向上させる役割を果たす。これによって、高吸水性樹脂粒子の凝集を効果的に抑制することができる。 Specifically, in the surfactant represented by the chemical formula 2, the hydrophobic functional groups are terminal functional groups R 1 , R 2 , and R 3 (if not hydrogen), and the hydrophilic functional groups are , further contains a glycerol-derived moiety in the chain and a terminal hydroxyl group (n = 1 to 3 when A n is a single bond and R n is hydrogen at the same time); The hydroxyl group is a hydrophilic functional group that plays a role in improving the adsorption performance on the surface of the polymer. Thereby, agglomeration of super absorbent resin particles can be effectively suppressed.

前記化学式2において、疎水性官能基であるR、R、R部分(水素でない場合)は、それぞれ独立して、炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル、または炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニルである。この時、R、R、R部分(水素でない場合)が炭素数6未満のアルキルまたはアルケニルの場合、鎖長が短くて、粉砕された粒子の凝集制御が効果的に行われないという問題があり、R、R、R部分(水素でない場合)が炭素数18超のアルキルまたはアルケニルの場合、前記界面活性剤の移動性(mobility)が減少して重合体と効果的に混合されないことがあり、界面活性剤の費用上昇によって組成物の単価が高くなる問題がありうる。 In the chemical formula 2, the hydrophobic functional groups R 1 , R 2 , and R 3 (if not hydrogen) are each independently a straight or branched alkyl group having 6 to 18 carbon atoms, or 6 to 18 straight or branched chain alkenyl. At this time, if R 1 , R 2 , and R 3 moieties (if not hydrogen) are alkyl or alkenyl having less than 6 carbon atoms, the chain length is short and aggregation of the pulverized particles cannot be effectively controlled. Problematically, when R 1 , R 2 , R 3 moieties (if not hydrogen) are alkyl or alkenyl having more than 18 carbon atoms, the mobility of the surfactant is reduced and it does not interact effectively with the polymer. There is a problem that the unit price of the composition increases due to the increase in the cost of the surfactant.

好ましくは、R、R、Rは、水素であるか、または炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルキルである場合、2-メチルヘキシル、n-ヘプチル、2-メチルヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デカニル、n-ウンデカニル、n-ドデカニル、n-トリデカニル、n-テトラデカニル、n-ペンタデカニル、n-ヘキサデカニル、n-ヘプタデカニル、またはn-オクタデカニルであってもよいし、または炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニルである場合、2-ヘキセニル、2-ヘプテニル、2-オクテニル、2-ノネニル、n-デケニル、2-ウンデケニル、2-ドデケニル、2-トリデケニル、2-テトラデケニル、2-ペンタデケニル、2-ヘキサデケニル、2-ヘプタデケニル、または2-オクタデケニルであってもよい。 Preferably, when R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen or straight-chain or branched alkyl having 6 to 18 carbon atoms, 2-methylhexyl, n-heptyl, 2-methylheptyl , n-octyl, n-nonyl, n-decanyl, n-undecanyl, n-dodecanyl, n-tridecanyl, n-tetradecanyl, n-pentadecanyl, n-hexadecanyl, n-heptadecanyl, or n-octadecanyl. or straight chain or branched alkenyl having 6 to 18 carbon atoms, 2-hexenyl, 2-heptenyl, 2-octenyl, 2-nonenyl, n-dekenyl, 2-undekenyl, 2-dodekenyl, 2 -tridekenyl, 2-tetradekenyl, 2-pentadekenyl, 2-hexadekenyl, 2-heptadekenyl, or 2-octadekenyl.

前記界面活性剤は、下記の化学式2-1~化学式2-14で表される化合物から選択される: The surfactant is selected from compounds represented by the following chemical formulas 2-1 to 2-14:

一方、前記界面活性剤は、前記含水ゲル重合体100重量部に対して、0.01~10重量部で使用できる。前記界面活性剤が過度に少なく使用される場合、前記重合体の表面に均等に吸着されず粉砕後に粒子の再凝集現象が発生し、前記界面活性剤が過度に多く使用される場合、最終的に製造された高吸水性樹脂の諸物性が低下しうる。例えば、前記界面活性剤は、前記重合体100重量部に対して、0.01重量部以上、または0.015重量部以上、または0.1重量部以上かつ、5重量部以下、または3重量部以下、または2重量部以下、または1重量部以下、または0.5重量部以下で使用できる。 On the other hand, the surfactant can be used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrogel polymer. If too little of the surfactant is used, it will not be evenly adsorbed onto the surface of the polymer, and particles will re-agglomerate after pulverization; if too much of the surfactant is used, the final The physical properties of the superabsorbent resin produced may deteriorate. For example, the surfactant is 0.01 parts by weight or more, or 0.015 parts by weight or more, or 0.1 parts by weight or more and 5 parts by weight or less, or 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer. parts by weight or less, or 2 parts by weight or less, or 1 part by weight or less, or 0.5 parts by weight or less.

このような界面活性剤を重合体に混合する方法は、前記重合体にこれらを均等に混合できる方法であれば特に限定されず、適切に採用して使用可能である。具体的には、前記界面活性剤を乾式で混合するか、溶媒に溶解させた後に溶液状態で混合するか、または前記界面活性剤を溶融させた後に混合することができる。 The method of mixing such a surfactant with a polymer is not particularly limited as long as it can be mixed evenly with the polymer, and any method can be appropriately adopted and used. Specifically, the surfactant may be mixed dry, dissolved in a solvent and then mixed in a solution state, or melted and then mixed.

このうち、例えば、前記界面活性剤は、溶媒に溶解した溶液状態で混合できる。この時、溶媒としては、無機溶媒または有機溶媒に制限なく全種類を用いることができるが、乾燥過程の容易性と溶媒回収システムの費用を考えた時、水が最も適切である。また、前記溶液は、前記界面活性剤と重合体とを反応槽に入れて混合するか、ミキサに重合体を入れて溶液を噴射する方法、連続的に運転されるミキサに重合体と溶液とを連続的に供給して混合する方法などを用いることができる。 Among these, for example, the surfactant can be mixed in the form of a solution dissolved in a solvent. At this time, as the solvent, all kinds of inorganic or organic solvents can be used without limitation, but water is the most suitable in consideration of the ease of the drying process and the cost of the solvent recovery system. The solution can be prepared by mixing the surfactant and the polymer in a reaction tank, or by putting the polymer in a mixer and spraying the solution, or by mixing the polymer and the solution in a continuously operated mixer. A method of continuously supplying and mixing can be used.

一方、本発明の製造方法において、前記段階1の方法2において、重合体の少なくとも一部の酸性基を中和させる工程と、前記界面活性剤の存在下で前記重合体を微粒化する工程は、順次に、または交互に、または同時に行われてもよい。 On the other hand, in the production method of the present invention, in method 2 of step 1, the step of neutralizing at least a part of the acidic groups of the polymer and the step of atomizing the polymer in the presence of the surfactant are , may be performed sequentially, alternately, or simultaneously.

つまり、重合体に中和剤を投入して酸性基を先に中和させた後、中和された重合体に界面活性剤を投入して界面活性剤が混合された重合体を微粒化するか、重合体に中和剤と界面活性剤とを同時に投入して重合体に対して中和および微粒化を行ってもよい。あるいは、界面活性剤を先に投入し、中和剤を後に投入してもよい。あるいは、中和剤と界面活性剤とを交差して交互に投入してもよい。あるいは、界面活性剤を先に投入して微粒化した後、中和剤を投入して中和し、中和された含水ゲル重合体に追加的に界面活性剤をさらに投入して微粒化工程を追加的に行ってもよい。 In other words, a neutralizing agent is added to the polymer to neutralize the acidic groups first, and then a surfactant is added to the neutralized polymer to make the polymer mixed with the surfactant into fine particles. Alternatively, a neutralizing agent and a surfactant may be added to the polymer at the same time to neutralize and atomize the polymer. Alternatively, the surfactant may be added first and the neutralizing agent may be added later. Alternatively, the neutralizing agent and the surfactant may be added alternately. Alternatively, a surfactant may be added first to atomize the particles, then a neutralizing agent may be added for neutralization, and a surfactant may be additionally added to the neutralized hydrogel polymer in the atomization step. may be performed additionally.

ただし、重合体全体に対する均一な中和のために、中和剤の投入と微粒化工程との間には一定の時間差をおくことが好ましい。 However, in order to uniformly neutralize the entire polymer, it is preferable to leave a certain time difference between the addition of the neutralizing agent and the atomization step.

一方、前記界面活性剤の投入により、前記界面活性剤の少なくとも一部乃至相当量は、前記含水高吸水性樹脂粒子の表面に存在することができる。 On the other hand, by adding the surfactant, at least a portion or a considerable amount of the surfactant can be present on the surface of the hydrated superabsorbent resin particles.

ここで、前記界面活性剤が含水高吸水性樹脂粒子の表面に存在するとの意味は、前記界面活性剤の少なくとも一部または相当量が前記含水高吸水性樹脂粒子の表面に吸着または結合していることを意味する。具体的には、前記界面活性剤は、前記含水高吸水性樹脂粒子の表面に物理的にまたは化学的に吸着されていてもよい。より具体的には、前記界面活性剤の親水性官能基は、前記含水高吸水性樹脂粒子の表面の親水性部分に双極子-双極子引力(Dipole-dipole interaction)のような分子間力によって物理的に吸着されていてもよい。このように、前記界面活性剤の親水性部分は前記含水高吸水性樹脂粒子の表面に物理的に吸着されて表面を囲み、界面活性剤の疎水性部分は樹脂粒子の表面に吸着されず、前記含水高吸水性樹脂粒子は、一種のミセル(micelle)構造の形態として界面活性剤がコーティングされていてもよい。これは前記界面活性剤が前記水溶性エチレン系不飽和単量体の重合工程中に投入されるのではなく、重合体形成後の微粒化段階で投入されるためで、前記界面活性剤が重合工程中に投入されて、重合体の内部に前記界面活性剤が存在する場合に比べて界面活性剤としての役割を忠実に果たすことができ、粉砕と凝集が同時に起きて微細粒子が凝集された形態で表面積の大きい粒子が得られる。 Here, the presence of the surfactant on the surface of the hydrated superabsorbent resin particles means that at least a portion or a considerable amount of the surfactant is adsorbed or bonded to the surface of the hydrated superabsorbent resin particles. It means there is. Specifically, the surfactant may be physically or chemically adsorbed on the surface of the hydrated superabsorbent resin particles. More specifically, the hydrophilic functional group of the surfactant is attached to the hydrophilic portion of the surface of the hydrated superabsorbent resin particle by intermolecular force such as dipole-dipole interaction. It may be physically adsorbed. In this way, the hydrophilic portion of the surfactant is physically adsorbed to and surrounds the surface of the hydrated superabsorbent resin particles, and the hydrophobic portion of the surfactant is not adsorbed to the surface of the resin particles. The hydrated superabsorbent resin particles may have a type of micelle structure and may be coated with a surfactant. This is because the surfactant is not added during the polymerization process of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, but is added at the atomization stage after polymer formation. Compared to the case where the surfactant is present inside the polymer when it is added during the process, it can fulfill its role as a surfactant more faithfully, and pulverization and agglomeration occur simultaneously, resulting in fine particles being agglomerated. Particles with a large surface area can be obtained.

このように前記重合体と界面活性剤とを混合した後に、または前記界面活性剤の存在下で前記重合体を微粒化することによって、高吸水性樹脂粒子および界面活性剤が混合された状態で細切および凝集された、二次凝集粒子状の含水高吸水性樹脂粒子を製造することができる。 After mixing the polymer and the surfactant in this way, or by atomizing the polymer in the presence of the surfactant, the superabsorbent resin particles and the surfactant are mixed together. It is possible to produce water-containing superabsorbent resin particles in the form of secondary agglomerated particles that are finely chopped and aggregated.

ここで、「含水高吸水性樹脂粒子」は、水分含有量(含水率)が約30重量%以上の粒子で、含水ゲル重合体が乾燥工程なしに粒子状に細切および凝集されたものであるので、前記含水ゲル重合体と同様に、30~80重量%の含水率を有することができる。より具体的には、30重量%以上、または35重量%以上、または40重量%以上であり、80重量%以下、または75重量%以下、または70重量%以下である。 Here, "water-containing super absorbent resin particles" are particles having a water content (water content) of approximately 30% by weight or more, and are particles obtained by cutting and aggregating a water-containing gel polymer into particles without a drying process. Therefore, like the hydrogel polymer, it can have a water content of 30 to 80% by weight. More specifically, it is 30% by weight or more, or 35% by weight or more, or 40% by weight or more, and 80% by weight or less, or 75% by weight or less, or 70% by weight or less.

また、本発明による製造方法において、前記微粒化段階時、界面活性剤のほかに、金属水酸化物および金属塩のうちの1種以上の添加剤が選択的にさらに投入されてもよい。 In the manufacturing method according to the present invention, in addition to the surfactant, one or more additives selected from metal hydroxides and metal salts may be selectively added during the atomization step.

前記金属水酸化物は、微粒化工程時、浸透圧の形成で吸水能力を付与する作用をする。具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が挙げられ、これらのいずれか1または2以上の混合物が使用できる。 The metal hydroxide functions to provide water absorption ability by forming osmotic pressure during the atomization process. Specific examples include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and any one or a mixture of two or more of these can be used.

また、前記金属塩は、微粒化工程時、残留モノマーを除去する作用をする。具体例としては、亜硫酸ナトリウム(sodium sulfite)、過硫酸ナトリウム(Sodium persulfate)、過硫酸カリウム(Potassium persulfate)などのアルカリ金属の硫酸塩;または過硫酸アンモニウム(ammonium persulfate)などの硫酸アンモニウム系化合物が挙げられ、これらのいずれか1または2以上の混合物が使用できる。 Further, the metal salt functions to remove residual monomer during the atomization process. Specific examples include alkali metal sulfates such as sodium sulfite, sodium persulfate, and potassium persulfate; or ammonium sulfate-based compounds such as ammonium persulfate. , any one or a mixture of two or more of these can be used.

前記添加剤は、前記含水ゲル重合体100重量部に対して、0.01~20重量部で使用できる。前記添加剤が過度に少なく使用される場合、添加剤の使用による効果がわずかであり、また、前記添加剤が過度に多く使用される場合、最終的に製造された高吸水性樹脂の諸物性が低下しうる。より具体的には、前記添加剤は、前記含水ゲル重合体100重量部に対して、0.01重量部以上、0.05重量部以上、または0.1重量部以上かつ、20重量部以下、または15重量部以下、または13重量部以下、または10重量部以下、または6重量部以下で使用できる。 The additive may be used in an amount of 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrogel polymer. If too little of the additive is used, the effect of using the additive will be slight, and if too much of the additive is used, the physical properties of the final superabsorbent resin will be affected. may decrease. More specifically, the additive is 0.01 parts by weight or more, 0.05 parts by weight or more, or 0.1 parts by weight or more and 20 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the hydrogel polymer. , or 15 parts by weight or less, or 13 parts by weight or less, or 10 parts by weight or less, or 6 parts by weight or less.

前記添加剤は、前記界面活性剤の投入方法と同様に、乾式で重合体と混合するか、溶媒に溶解させた後に溶液状態で混合するか、分散媒に分散させた状態で混合するか、または溶融させた後に重合体と混合することができる。 Similar to the method of adding the surfactant, the additive is mixed with the polymer in a dry manner, dissolved in a solvent and then mixed in a solution state, or dispersed in a dispersion medium and mixed. Or it can be melted and then mixed with the polymer.

また、前記微粒化段階が2回以上行われる場合、前記添加剤は、それぞれの微粒化段階別に互いに同一または異なって投入されてもよい。一例として、微粒化段階が4回行われる場合、前記微粒化段階は、界面活性剤および添加剤の未投入条件で前記微粒化装置を用いて含水ゲル重合体を1次微粒化する第1微粒化段階と、金属水酸化物の投入条件で前記微粒化装置を用いて前記1次微粒化された含水ゲル重合体を2次微粒化する第2微粒化段階と、金属塩の投入条件で前記微粒化装置を用いて前記2次微粒化された含水ゲル重合体を3次微粒化する第3微粒化段階と、界面活性剤の投入条件で前記微粒化装置を用いて前記3次微粒化された含水ゲル重合体を4次微粒化する第4微粒化段階とで行われる。各段階別に投入される界面活性剤および添加剤の投入量は先に説明した通りであり、前記第1~第4微粒化段階の順序は変更可能である。 Further, when the atomization step is performed two or more times, the additives may be added to each atomization step in the same or different amounts. For example, when the atomization step is performed four times, the atomization step includes a first atomization step in which the hydrogel polymer is first atomized using the atomization device without adding surfactant and additives. a second atomization step of secondary atomization of the first atomized hydrogel polymer using the atomization device under conditions of introducing metal hydroxide; a third atomization step of tertiary atomization of the second atomized hydrogel polymer using an atomization device; This is carried out in a fourth atomization step in which the hydrogel polymer is subjected to quaternary atomization. The amounts of the surfactant and additives added in each step are as described above, and the order of the first to fourth atomization steps can be changed.

このような方法で微粒化段階を進行させる場合、乾燥後の製品と同一水準の粒度分布が実現可能であり、これによって微粉の発生をさらに減少させることができる。 When the atomization step is carried out in this manner, it is possible to achieve the same level of particle size distribution as the product after drying, thereby further reducing the generation of fine powder.

これによって、本発明による製造方法は、前記微粒化工程後、追加的な粉砕段階を含まなくてもよい。また、微粒化工程後に得られる含水高吸水性樹脂粒子中の微粉含有量が低いため、追加的な分級段階も含まなくてもよい。つまり、追加的な粉砕および分級段階なくても製品に適用可能な粒径を有する高吸水性樹脂の製造が可能である。ただし、製品が適用される用途および必要に応じて、微粉砕を追加的に実施するか、分級工程を追加的に実施してもよい。 Accordingly, the manufacturing method according to the present invention may not include an additional grinding step after the atomization step. Further, since the fine powder content in the water-containing superabsorbent resin particles obtained after the atomization step is low, an additional classification step may not be included. In other words, it is possible to produce a superabsorbent resin having a particle size suitable for products without additional grinding and classification steps. However, depending on the application to which the product is applied and if necessary, pulverization may be additionally carried out or a classification step may be additionally carried out.

段階3
次に、段階3は、前記含水高吸水性樹脂粒子を乾燥して乾燥高吸水性樹脂粒子を製造する段階である。
Stage 3
Next, step 3 is a step of drying the hydrated superabsorbent resin particles to produce dry superabsorbent resin particles.

通常の高吸水性樹脂の製造方法において、前記乾燥段階は、高吸水性樹脂の含水率が10重量%未満になるまで行われることが一般的である。しかし、本発明による製造方法においては、乾燥工程は、乾燥後の高吸水性樹脂の含水率が、乾燥高吸水性樹脂粒子の総重量を基準として10重量%以上、より具体的には、10~20重量%、または10~15重量%となるように行われる。 In a conventional method for producing a superabsorbent resin, the drying step is generally performed until the water content of the superabsorbent resin becomes less than 10% by weight. However, in the production method according to the present invention, the drying step is performed so that the water content of the superabsorbent resin after drying is 10% by weight or more based on the total weight of the dried superabsorbent resin particles, more specifically, 10% by weight or more based on the total weight of the dried superabsorbent resin particles. ~20% by weight, or 10~15% by weight.

このために、前記乾燥は、80~250℃で5分~80分間行われる。前記乾燥温度が過度に低い場合、乾燥時間が長くなって、工程性が低下し、また、前記乾燥温度が過度に高い場合、高吸水性樹脂粒子の含水率が過度に低くなって、後続の工程中に壊れなどが生じうる。より具体的には、前記乾燥は、80℃以上、または100℃以上、または120℃以上かつ、250℃以下、または180℃以下、または150℃以下の温度で、5分以上、または20分以上かつ、80分以下、または60分以下の時間行われる。 To this end, the drying is performed at 80 to 250° C. for 5 to 80 minutes. If the drying temperature is too low, the drying time becomes long and the process efficiency is reduced. If the drying temperature is too high, the water content of the superabsorbent resin particles becomes too low and the subsequent Breakage may occur during the process. More specifically, the drying is performed at a temperature of 80°C or higher, or 100°C or higher, or 120°C or higher and 250°C or lower, or 180°C or lower, or 150°C or lower for 5 minutes or more, or 20 minutes or more. And, the duration is 80 minutes or less, or 60 minutes or less.

さらに、前記乾燥は、流動式(moving type)で行われる。このような流動式(moving type)乾燥は、定置式(fixed-bed type)乾燥とは、乾燥する間の物質の流動の有/無で区分される。 Further, the drying is performed using a moving type. Such moving type drying is classified as fixed-bed type drying based on whether or not the material moves during drying.

前記流動式(moving type)乾燥は、乾燥体を機械的に撹拌しながら乾燥させる方式を指す。この時、熱風が物質を通過する方向は、物質の循環方向と同一でも、異なっていてもよい。あるいは、物質は、乾燥機の内部で循環し、乾燥機の外部の別のパイプ管に熱媒介流体(熱媒流)を通過させて物質を乾燥させてもよい。これに対し、定置式(fixed-bed type)乾燥は、空気が通ることのできる多孔鉄板などの底に乾燥させようとする物質を停止させた状態で、下から上へ熱風が物質を通過して乾燥させる方式を指す。 The moving type drying refers to a method of drying the dried material while mechanically stirring it. At this time, the direction in which the hot air passes through the substance may be the same as or different from the circulation direction of the substance. Alternatively, the material may be circulated inside the dryer and a heat transfer fluid (heat carrier flow) may be passed through a separate pipe tube outside the dryer to dry the material. On the other hand, in fixed-bed drying, the material to be dried is stopped at the bottom of a perforated iron plate through which air can pass, and hot air is passed through the material from the bottom to the top. Refers to the method of drying.

したがって、前記乾燥段階で乾燥させようとする含水高吸水性樹脂粒子間の凝集現象を防止し、速い時間内に乾燥を完了できるという面から、流動式乾燥方式で乾燥することが好ましい。 Therefore, it is preferable to use a fluidized drying method in order to prevent agglomeration between the water-containing superabsorbent resin particles to be dried in the drying step and to complete drying within a short period of time.

このような流動式乾燥方式によって乾燥可能な装置としては、横型ミキサ乾燥機(Horizontal-type Mixer Dryer)、ロータリーキルン(Rotary kiln)、パドルドライヤ(Paddle Dryer)またはスチームチューブドライヤ(Steam tube dryer)など一般に用いる流動式乾燥機が使用可能である。 Devices that can be dried using this fluidized drying method include horizontal-type mixer dryers, rotary kilns, paddle dryers, steam tube dryers, etc. A fluidized fluid dryer can be used.

前記流動式乾燥方式を利用することで回転速度を制御することによって、乾燥効率をさらに向上させることができる。一例として、前記回転速度は、10rpm以上、または30rpm以上、または50rpm以上、または80rpm以上かつ、200rpm以下、または150rpm以下、または120rpm以下、または100rpm以下であってもよいし、前記範囲内で含水ゲル重合体の含水率、含水ゲル重合体の量、流動式乾燥装置の種類、乾燥温度、乾燥時間などの乾燥条件をともに考慮して決定されることが好ましい。 By controlling the rotation speed by using the fluidized drying method, drying efficiency can be further improved. As an example, the rotation speed may be 10 rpm or more, or 30 rpm or more, or 50 rpm or more, or 80 rpm or more and 200 rpm or less, or 150 rpm or less, or 120 rpm or less, or 100 rpm or less, and the It is preferable that the drying conditions are determined in consideration of the water content of the gel polymer, the amount of the hydrous gel polymer, the type of fluidized drying device, the drying temperature, the drying time, etc.

前記乾燥工程により、前述のように、従来に比べて高い含水率を有する乾燥高吸水性樹脂粒子が得られる。具体的には、前記乾燥高吸水性樹脂粒子の含水率は、10重量%以上、より具体的には、10~20重量%、または10~15重量%であり、前記のような範囲の含水率を有することによって、後の工程を行っている間に微粉の発生を防止または最小化することができる。 As described above, the drying process yields dried superabsorbent resin particles having a higher water content than conventional ones. Specifically, the moisture content of the dry superabsorbent resin particles is 10% by weight or more, more specifically, 10 to 20% by weight, or 10 to 15% by weight, and the moisture content is within the above range. By having a high rate, the generation of fines can be prevented or minimized during subsequent steps.

段階4
次に、段階4は、前記乾燥高吸水性樹脂粒子に表面架橋剤を投入し表面架橋反応させる段階である。
Stage 4
Next, step 4 is a step in which a surface crosslinking agent is added to the dry superabsorbent resin particles to cause a surface crosslinking reaction.

前記段階によって、前記乾燥高吸水性樹脂粒子に含まれている架橋重合体が表面架橋剤を介在させて追加架橋されて、前記乾燥高吸水性樹脂粒子の表面の少なくとも一部に表面架橋層が形成される。 In the step, the crosslinked polymer contained in the dry superabsorbent resin particles is additionally crosslinked with a surface crosslinking agent interposed, so that a surface crosslinked layer is formed on at least a part of the surface of the dry superabsorbent resin particles. It is formed.

前記表面架橋剤としては、かつて高吸水性樹脂の製造に使用されていた表面架橋剤を特別な制限なくすべて使用可能である。例えば、前記表面架橋剤は、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、トリプロピレングリコールおよびグリセロールからなる群より選択された1種以上のポリオール;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびグリセロールカーボネートからなる群より選択された1種以上のカーボネート系化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテルなどのエポキシ化合物;オキサゾリジノンなどのオキサゾリン化合物;ポリアミン化合物;オキサゾリン化合物;モノ-、ジ-またはポリオキサゾリジノン化合物;または環状ウレア化合物;などを含むことができる。 As the surface crosslinking agent, all surface crosslinking agents that have been used in the production of superabsorbent resins can be used without any particular limitations. For example, the surface crosslinking agent may include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 1,3-hexanediol, 2 - selected from the group consisting of methyl-1,3-propanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, tripropylene glycol and glycerol. one or more polyols; one or more carbonate compounds selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate and glycerol carbonate; epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether; oxazoline compounds such as oxazolidinone; polyamine compounds; oxazoline compounds; mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; or cyclic urea compounds; and the like.

具体的には、前記表面架橋剤として、上述した表面架橋剤のうちの1種以上、または2種以上、または3種以上が使用できる。一例として、エチレングリコールジグリシジルエーテルおよびプロピレングリコールが混合して使用可能である。 Specifically, as the surface crosslinking agent, one or more types, two or more types, or three or more types of the above-mentioned surface crosslinking agents can be used. As an example, ethylene glycol diglycidyl ether and propylene glycol can be used in combination.

このような表面架橋剤は、前記乾燥高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、0.001~5重量部使用できる。より具体的には、前記表面架橋剤は、乾燥高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、0.001重量部以上、または0.01重量部以上、または0.1重量部以上、または0.3重量部以上、または0.4重量部以上かつ、または5重量部以下、または3重量部以下、または1重量部以下の含有量で使用できる。表面架橋剤の含有量範囲を上述した範囲に調節して、優れた吸水諸物性を示す高吸水性樹脂を製造することができる。 Such a surface crosslinking agent can be used in an amount of 0.001 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry superabsorbent resin particles. More specifically, the surface crosslinking agent is 0.001 parts by weight or more, or 0.01 parts by weight or more, or 0.1 parts by weight or more, or 0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the dry superabsorbent resin particles. It can be used in a content of .3 parts by weight or more, or 0.4 parts by weight or more and/or 5 parts by weight or less, or 3 parts by weight or less, or 1 part by weight or less. By adjusting the content range of the surface crosslinking agent within the above-mentioned range, a super absorbent resin exhibiting excellent water absorption properties can be produced.

また、前記表面架橋層を形成する段階は、前記表面架橋剤に無機物質を追加して行われる。つまり、前記表面架橋剤および無機物質の存在下、前記高吸水性樹脂粒子の表面を追加架橋して表面架橋層を形成する段階を行うことができる。 Also, forming the surface crosslinking layer may be performed by adding an inorganic material to the surface crosslinking agent. That is, in the presence of the surface crosslinking agent and the inorganic substance, the surface of the superabsorbent resin particles may be additionally crosslinked to form a surface crosslinked layer.

このような無機物質として、シリカ(silica)、クレー(clay)、アルミナ、シリカ-アルミナ複合材、チタニア、亜鉛酸化物およびアルミニウムスルフェートからなる群より選択された1種以上の無機物質を使用することができる。前記無機物質は、粉末状または液状形態で使用することができ、特に、アルミナ粉末、シリカ-アルミナ粉末、チタニア粉末、またはナノシリカ溶液で使用することができる。 As such an inorganic substance, one or more inorganic substances selected from the group consisting of silica, clay, alumina, silica-alumina composite, titania, zinc oxide, and aluminum sulfate are used. be able to. The inorganic substances can be used in powder or liquid form, in particular as alumina powder, silica-alumina powder, titania powder or nano-silica solution.

前記無機物質は、乾燥高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、0.001~1重量部、より具体的には、0.001重量部以上、または0.01重量部以上、または0.1重量部以上かつ、1重量部以下、または0.5重量部以下の含有量で使用できる。 The inorganic substance is 0.001 to 1 part by weight, more specifically, 0.001 part by weight or more, or 0.01 part by weight or more, or 0.001 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the dry superabsorbent resin particles. It can be used in a content of 1 part by weight or more and 1 part by weight or less, or 0.5 part by weight or less.

前記表面架橋剤を高吸水性樹脂粒子に混合する方法については、その構成の限定はない。例えば、表面架橋剤と高吸水性樹脂粒子とを反応槽に入れて混合するか、高吸水性樹脂粒子に表面架橋剤を噴射する方法、連続的に運転されるミキサに高吸水性樹脂粒子と表面架橋剤とを連続的に供給して混合する方法などを用いることができる。 Regarding the method of mixing the surface crosslinking agent into the superabsorbent resin particles, there are no limitations on the structure. For example, the surface cross-linking agent and super-absorbent resin particles are mixed in a reaction tank, the surface-cross-linking agent is injected onto the super-absorbent resin particles, or the super-absorbent resin particles are mixed in a continuously operated mixer. A method of continuously supplying and mixing the surface crosslinking agent and the like can be used.

前記表面架橋剤と高吸水性樹脂粒子とを混合する時、追加的に水およびメタノールを共に混合して添加することができる。水およびメタノールを添加する場合、表面架橋剤が高吸水性樹脂粒子に均等に分散できるという利点がある。この時、追加される水およびメタノールの含有量は、表面架橋剤の均一な分散を誘導し、高吸水性樹脂粒子のかたまり現象を防止すると同時に、架橋剤の表面浸透深さを最適化するために適切に調節可能である。 When mixing the surface crosslinking agent and super absorbent resin particles, water and methanol may be added together. When water and methanol are added, there is an advantage that the surface crosslinking agent can be uniformly dispersed in the superabsorbent resin particles. At this time, the added water and methanol content induces uniform dispersion of the surface cross-linking agent, prevents the superabsorbent resin particle clumping phenomenon, and at the same time optimizes the surface penetration depth of the cross-linking agent. can be adjusted appropriately.

前記表面架橋工程は、80℃~250℃の温度で行われる。より具体的には、前記表面架橋工程は、100℃~220℃、または120℃~200℃の温度で、20分~2時間、または40分~80分間行われる。上述した表面架橋工程条件を満たす時、高吸水性樹脂粒子の表面が十分に架橋されて加圧吸水能が増加できる。 The surface crosslinking process is performed at a temperature of 80°C to 250°C. More specifically, the surface crosslinking step is performed at a temperature of 100° C. to 220° C., or 120° C. to 200° C., for 20 minutes to 2 hours, or 40 minutes to 80 minutes. When the above-mentioned surface cross-linking process conditions are satisfied, the surface of the super-absorbent resin particles is sufficiently cross-linked, and the pressurized water absorption capacity can be increased.

前記表面架橋反応のための昇温手段は特に限定されない。熱媒体を供給するか、熱源を直接供給して加熱することができる。この時、使用可能な熱媒体の種類には、スチーム、熱風、熱い油などの昇温した流体などを使用することができるが、これらに限定されるものではなく、また、供給される熱媒体の温度は、熱媒体の手段、昇温速度および昇温目標温度を考慮して適切に選択可能である。一方、直接供給される熱源には、電気による加熱、ガスによる加熱方法が挙げられるが、上述した例に限定されるものではない。 The heating means for the surface crosslinking reaction is not particularly limited. Heating can be achieved by supplying a heating medium or by directly supplying a heat source. At this time, the types of heat medium that can be used include, but are not limited to, heated fluids such as steam, hot air, and hot oil. The temperature can be appropriately selected in consideration of the heating medium, heating rate, and target heating temperature. On the other hand, heat sources that are directly supplied include heating methods using electricity and heating methods using gas, but are not limited to the above-mentioned examples.

段階5
次に、段階5は、前記段階4の結果として表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対してスペード型冷却器を用いて冷却と加水を同時に行う段階である。
Stage 5
Next, step 5 is a step in which the superabsorbent resin particles on which the surface crosslinked layer has been formed as a result of step 4 are simultaneously cooled and hydrated using a spade type cooler.

従来、表面架橋反応後、高吸水性樹脂に対する冷却時にパドル型冷却器(paddle-type cooler)を主に用いていた。パドル型冷却器は、冷却器の内部に、冷却器の長手方向に1つ以上の回転軸が備えられ、前記回転軸に複数のパドル(paddle)またはパドル型ブレードが設けられて、回転軸の回転によりパドルが回転しながら冷却器内部の高吸水性樹脂粒子を冷却水と共に撹拌し、混合することによって、冷却させる。しかし、パドル型冷却器は、冷却器内部の回転軸に沿って回転するパドルによって撹拌および混合が行われるため、パドルの回転半径内でのみ高吸水性樹脂粒子と冷却水との撹拌および混合が起こる。その結果、高吸水性樹脂粒子と冷却水との接触および加水が高吸水性樹脂粒子全体に十分に均一に行われにくい。また、撹拌および混合中に高吸水性樹脂粒子間の凝集が発生しやすく、結果として得られる高吸水性樹脂内に850μm超の粒径を有する粗粒子の含有量が高く、高吸水性樹脂の物性低下および偏差が大きかった。 Conventionally, a paddle-type cooler has been mainly used to cool the superabsorbent resin after the surface crosslinking reaction. A paddle-type cooler is equipped with one or more rotating shafts in the longitudinal direction of the cooler inside the cooler, and the rotating shaft is provided with a plurality of paddles or paddle-shaped blades, so that the rotating shaft is As the paddle rotates, the superabsorbent resin particles inside the cooler are stirred and mixed with the cooling water, thereby being cooled. However, in paddle type coolers, stirring and mixing are performed by paddles that rotate along the rotation axis inside the cooler, so superabsorbent resin particles and cooling water can only be stirred and mixed within the rotation radius of the paddles. happen. As a result, contact between the superabsorbent resin particles and cooling water and addition of water to the superabsorbent resin particles are difficult to be carried out sufficiently uniformly over the entire superabsorbent resin particles. In addition, aggregation between superabsorbent resin particles tends to occur during stirring and mixing, and the resulting superabsorbent resin contains a high content of coarse particles with a particle size of more than 850 μm. The physical properties decreased and the deviation was large.

これに対し、本発明では、表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対して粒子全体に均一な冷却と加水、ひいては追加投入される添加剤との均一混合が可能なスペード型冷却器を用いる。 In contrast, in the present invention, a spade-type cooler is used that can uniformly cool and add water to the entire superabsorbent resin particles on which a surface cross-linked layer has been formed, and can evenly mix the additional additives. Use.

スペード型冷却器は、回転可能なボディ部と、前記ボディ部の内壁に上下駆動可能に設けられた1つ以上のスペード型ブレードとを含む。これによって、ボディ部内に冷却および加水のために投入された表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子が投入されると、ボディ部が回転し、前記ボディ部の回転によりスペード型ブレードも共に回転しながら上下駆動する。前記スペード型ブレードの上下駆動によってボディ部内の高吸水性樹脂粒子が下から上へくみ上げられ、後に前記ボディ部の回転により重力方向に落下する。この時、重力方向に落下する高吸水性樹脂粒子は、ボディ部内に投入される冷却空気および水と接触しながら冷却および加水が行われるため、粒子全体に均一な冷却および加水が可能である。さらに、高吸水性樹脂粒子の物性改善のための添加剤が選択的にさらに投入される場合には、添加剤との均一混合も可能である。 The spade-shaped cooler includes a rotatable body part and one or more spade-shaped blades provided on an inner wall of the body part so as to be movable up and down. As a result, when super absorbent resin particles with a surface cross-linked layer are introduced into the body for cooling and adding water, the body rotates, and the spade-shaped blade also rotates. Drives up and down while rotating. By vertically driving the spade-shaped blade, the superabsorbent resin particles in the body are drawn up from bottom to top, and later fall in the direction of gravity due to the rotation of the body. At this time, the superabsorbent resin particles falling in the direction of gravity are cooled and hydrated while coming into contact with the cooling air and water introduced into the body, so that uniform cooling and hydration can be applied to the entire particles. Furthermore, when additives for improving the physical properties of the superabsorbent resin particles are further added selectively, uniform mixing with the additives is also possible.

また、スペード型冷却器は、従来のパドル型冷却器とは異なり、高吸水性樹脂粒子を堆積せずにボディ部内部の高吸水性樹脂粒子を上下に流動させながら、冷却空気、水および添加剤との撹拌および接触が行われるため、スペード型ブレードと高吸水性樹脂粒子との間、そして高吸水性樹脂粒子間の接触および摩擦を減少させることができ、結果として、高吸水性樹脂粒子の壊れおよびこれに伴う物性低下を防止することができる。 In addition, unlike conventional paddle-type coolers, the spade-type cooler allows the super-absorbent resin particles inside the body to flow up and down without accumulating super-absorbent resin particles, while allowing the cooling air, water, and additives to flow up and down. Since stirring and contact with the agent are performed, contact and friction between the spade-shaped blade and the super absorbent resin particles and between the super absorbent resin particles can be reduced, and as a result, the super absorbent resin particles It is possible to prevent the breakage and the accompanying deterioration of physical properties.

さらに、前記スペード型冷却器において、スペード型ブレードは、スプーン(spoon)、またはシャベル(shovel)のように、スペード型ブレードの一部分、例えば、中心部または刃先が凹(concave)形状を有する。これによって、刃先が平らなパドル(paddle)と比較して、高吸水性樹脂粒子を入れてくみ上げるのに有利であり、結果として、高吸水性樹脂粒子と、冷却空気および水との接触が高吸水性樹脂粒子全体により均一に行われる。 Further, in the spade type cooler, a portion of the spade type blade, such as a center portion or a cutting edge, has a concave shape like a spoon or a shovel. This is advantageous in pumping up super absorbent resin particles compared to a paddle with a flat cutting edge, and as a result, the contact between super absorbent resin particles and cooling air and water is enhanced. This is done uniformly throughout the water-absorbing resin particles.

また、前記スペード型冷却器は、前記冷却と加水中に高吸水性樹脂粒子間の凝集が発生しても、ボディ部内で多方向に発生する撹拌力によって凝集された粒子が容易に分離できる。その結果、高吸水性樹脂粒子内の粗粒子の含有量を減少させ、また、高吸水性樹脂の物性および吸水性能の偏差を防止および最小化することができる。 In addition, in the spade type cooler, even if agglomeration of superabsorbent resin particles occurs during the cooling and water addition, the agglomerated particles can be easily separated by the stirring force generated in multiple directions within the body. As a result, the content of coarse particles in the super absorbent resin particles can be reduced, and deviations in the physical properties and water absorption performance of the super absorbent resin can be prevented and minimized.

図1~図3は、本発明による高吸水性樹脂の製造方法で用いられるスペード型冷却器の側断面、前面、および後面での構造をそれぞれ概略的に示す模式図である。図1~図3は、本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明がこれらに限定されるものではない。 1 to 3 are schematic diagrams schematically showing the structure of a spade-shaped cooler used in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention in a side cross section, a front surface, and a rear surface, respectively. 1 to 3 are merely examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto.

以下、図1~図3を参照して説明すれば、前記スペード型冷却器10は、具体的には、内部に前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子が移送される移送空間を含み、回転可能なボディ部1と、前記ボディ部1に設けられて、前記移送空間の内部に冷却空気および水をそれぞれ投入させる2つのノズル、つまり、冷却空気投入用ノズル2aおよび水投入用ノズル2bと、前記ボディ部の内壁に上下駆動可能に設けられて、移送空間内の前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子を下から上へくみ上げる1つ以上のスペード型ブレード(spade-type blade)3と、前記ボディ部1に連結されて、駆動力を提供する駆動モータ4と、を含み、前記ボディ部1内のスペード型ブレード3の上下駆動によって前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をくみ上げた後、前記ボディ部1の回転により前記くみ上げられた高吸水性樹脂粒子を重力方向に落下させて、ボディ部1の移送空間の内部に投入された冷却空気および水と接触させることによって、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対する冷却と加水が同時に行われる。 Hereinafter, referring to FIGS. 1 to 3, the spade-type cooler 10 specifically has a transfer space into which the super absorbent resin particles having the surface crosslinked layer are transferred. a rotatable body part 1; and two nozzles provided in the body part 1 for injecting cooling air and water into the transfer space, respectively, namely a cooling air injection nozzle 2a and a water injection nozzle. 2b, one or more spade-shaped blades that are provided on the inner wall of the body part so as to be movable up and down, and that pump up the super absorbent resin particles on which the surface cross-linked layer is formed in the transfer space from bottom to top. type blade) 3 and a drive motor 4 connected to the body part 1 to provide a driving force, and the surface crosslinked layer is formed by vertically driving the spade-shaped blade 3 in the body part 1. After pumping up the super absorbent resin particles, the pumped super absorbent resin particles are caused to fall in the direction of gravity by the rotation of the body section 1, and cooling air and water are introduced into the transfer space of the body section 1. By contacting the superabsorbent resin particles with the surface cross-linked layer, cooling and hydration are simultaneously performed.

具体的には、前記スペード型冷却器におけるボディ部1は、内部に表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子が移送され流動する移送空間を含む。 Specifically, the body portion 1 of the spade-type cooler includes a transfer space in which superabsorbent resin particles having a surface crosslinked layer are transferred and flowed.

前記ボディ部1の形状は特に限定されるものではないが、一例として、円筒状またはドラム状であってもよい。 Although the shape of the body portion 1 is not particularly limited, it may be cylindrical or drum-shaped, for example.

また、前記ボディ部1は、回転可能であり、これによってボディ部の内部空間に存在する成分は、ボディ部の回転により撹拌および混合できる。 Further, the body part 1 is rotatable, so that the components present in the internal space of the body part can be stirred and mixed by the rotation of the body part.

前記ボディ部1の回転は、ボディ部全体で行われてもよく、またはボディ部の一定部分での回転により行われてもよい。一例として、前記駆動モータ4から伝達された駆動力によってボディ部全体が回転することができる。他の例として、前記ボディ部1の外側上部および下部にボディ部の長手方向に回転軸がそれぞれ備えられ、駆動モータから前記回転軸に駆動力が伝達されると、駆動力によって回転軸が回転し、結果として、ボディ部の長手方向に垂直な方向にボディ部が回転することができる。 The rotation of the body part 1 may be performed by the entire body part or by rotation of a certain part of the body part. For example, the entire body can be rotated by the driving force transmitted from the driving motor 4. As another example, rotating shafts are provided at the outer upper and lower parts of the body part 1 in the longitudinal direction of the body part, and when driving force is transmitted from a drive motor to the rotating shaft, the rotating shaft is rotated by the driving force. As a result, the body part can be rotated in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the body part.

また、前記ボディ部の一定部分のみ回転する場合、前記ボディ部は、駆動モータに連結されて、駆動モータから伝達された駆動力によって回転する回転部と、回転しない固定部とからなる。一例として、前記回転部が表面架橋された高吸水性樹脂粒子および冷却媒体が投入されるボディ部の上部側に位置し、前記固定部が冷却された高吸水性樹脂粒子が排出されるボディ部の下側に位置することができる。あるいは、前記固定部が表面架橋された高吸水性樹脂粒子および冷却媒体が投入されるボディ部の上部側に位置し、回転部が冷却された高吸水性樹脂粒子が排出される下側に位置することができる。あるいは、図1のように、前記回転部1aが前記ボディ部の中間部分に位置し、前記固定部1bが前記回転部1aの上部側および下側にそれぞれ位置することができる。 Further, when only a certain portion of the body part rotates, the body part includes a rotating part that is connected to a drive motor and rotates by a driving force transmitted from the drive motor, and a fixed part that does not rotate. As an example, the rotating part is located on the upper side of a body part into which the surface-crosslinked super absorbent resin particles and the cooling medium are input, and the fixed part is located in the body part from which the cooled super absorbent resin particles are discharged. It can be located below. Alternatively, the fixed part is located on the upper side of the body part into which the surface-crosslinked superabsorbent resin particles and the cooling medium are introduced, and the rotating part is located in the lower part from which the cooled superabsorbent resin particles are discharged. can do. Alternatively, as shown in FIG. 1, the rotating part 1a may be located in the middle of the body part, and the fixed part 1b may be located above and below the rotating part 1a, respectively.

また、前記ボディ部1には、表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子の投入のための高吸水性樹脂投入口と、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子の排出のための高吸水性樹脂排出口とがそれぞれ備えられる。その位置は特に限定されず、高吸水性樹脂投入口は、前記ボディ部の一末端に備えられ、前記高吸水性樹脂投入口は、前記ボディ部の他の末端に備えられる。一例として、図1に示されているように、ボディ部1内部の高吸水性樹脂の流れが一方向に行われるように、ボディ部1の上部区域に、高吸水性樹脂投入口1cが、そしてボディ部1の下部区域に高吸水性樹脂排出口1dが形成される。 The body portion 1 also has a super absorbent resin inlet for introducing super absorbent resin particles having a surface cross-linked layer formed thereon, and a super absorbent resin inlet for discharging cooled and hydrated super absorbent resin particles. and a water-absorbing resin discharge port. The position thereof is not particularly limited, and the super absorbent resin inlet is provided at one end of the body part, and the super absorbent resin inlet is provided at the other end of the body part. As an example, as shown in FIG. 1, a super absorbent resin inlet 1c is provided in the upper area of the body part 1 so that the super absorbent resin inside the body part 1 flows in one direction. A superabsorbent resin discharge port 1d is formed in the lower region of the body portion 1.

なお、図1のように、前記スペード型冷却器は、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子の排出が容易となるように、ボディ部の内壁に前記排出口1d側に傾斜し、排出口に連結されるように備えられた排出板がさらに形成される。この場合、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子が排出板上に積もると、排出板の傾斜によって排出口へ容易に排出できる。 In addition, as shown in FIG. 1, the spade-shaped cooler has a discharge port that is inclined toward the discharge port 1d on the inner wall of the body portion so that the cooled and hydrated superabsorbent resin particles can be easily discharged. A discharge plate is further formed that is configured to be coupled to the discharge plate. In this case, when the cooled and hydrated superabsorbent resin particles accumulate on the discharge plate, they can be easily discharged to the discharge port due to the inclination of the discharge plate.

さらに他の例として、前記ボディ部1は、高吸水性樹脂の投入のための高吸水性樹脂投入口1cが位置する上部区域と、前記高吸水性樹脂粒子と冷却空気および水との混合および接触によって冷却が行われるジャケット区域と、冷却された高吸水性樹脂粒子の排出のための高吸水性樹脂排出口1dが備えられた下部区域とからなる。この場合、前記ジャケット区域が回転部1aに相当し、前記上部および下部区域がそれぞれ固定部1bに相当する。 As still another example, the body part 1 includes an upper area where a super absorbent resin inlet 1c for introducing the super absorbent resin is located, and an upper area where the super absorbent resin particles are mixed with cooling air and water. It consists of a jacket area where cooling is performed by contact, and a lower area provided with a superabsorbent resin discharge port 1d for discharging cooled superabsorbent resin particles. In this case, the jacket area corresponds to the rotating part 1a, and the upper and lower areas each correspond to the fixed part 1b.

また、前記ボディ部1には、前記冷却空気および水の投入のためのそれぞれのノズル、つまり、冷却空気投入用ノズル2aおよび水投入用ノズル2bが設けられる。これによって、ノズルを通して投入される冷却空気および水はボディ部の空間内に噴霧される。前記ノズルには、冷却空気および水の投入速度または噴霧速度、および投入量または噴霧量を制御可能なバルブ、スイッチなどのノズル開閉手段または制御手段が選択的に備えられていてもよい。 Further, the body portion 1 is provided with respective nozzles for injecting the cooling air and water, that is, a cooling air injection nozzle 2a and a water injection nozzle 2b. Thereby, the cooling air and water introduced through the nozzle are sprayed into the space of the body part. The nozzle may be selectively equipped with a nozzle opening/closing means or control means such as a valve or a switch that can control the input speed or spraying rate of cooling air and water, and the input amount or spray amount.

前記ノズルの形成位置は特に限定されるものではなく、一例として、高吸水性樹脂との混合の容易性および均一性を考慮して、高吸水性樹脂投入口側、つまり、投入口が存在するボディ部の上部区域、より具体的には、ボディ部の上部側に位置する固定部1bに形成される。 The formation position of the nozzle is not particularly limited, and as an example, in consideration of ease and uniformity of mixing with the super absorbent resin, there is a super absorbent resin inlet side, that is, an inlet. It is formed in the upper region of the body part, more specifically, in the fixing part 1b located on the upper side of the body part.

また、前記ボディ部1の内壁には、上下駆動可能に設けられたスペード型ブレード3が存在する。 Further, on the inner wall of the body portion 1, there is a spade-shaped blade 3 provided so as to be movable up and down.

前記スペード型ブレード3は、スプーンまたはシャベル形状を有し、ボディ部の回転時に共に回転しながら上下駆動する。これによって、ボディ部の移送空間内に存在する高吸水性樹脂粒子を下から上へくみ上げる作用をし、スペード型ブレードによってくみ上げられた高吸水性樹脂粒子は、ボディ部の回転および重力によって落下しながらボディ部の空間内部に投入される冷却空気および水と接触し、混合される。 The spade-shaped blade 3 has a spoon or shovel shape, and is driven up and down while rotating together with the rotation of the body. This acts to pump up the superabsorbent resin particles existing in the transfer space of the body part from the bottom to the top, and the superabsorbent resin particles drawn up by the spade-shaped blade fall due to the rotation of the body part and gravity. While doing so, it contacts and mixes with the cooling air and water introduced into the space of the body.

前記スペード型ブレード3は、ボディ部の内壁に1つ以上、または2つ以上、または3つ以上、または4つ以上備えられるが、これに限定されるものではない。ボディ部の大きさなどを考慮して適切に決定可能である。 One or more, two or more, three or more, or four or more spade-shaped blades 3 may be provided on the inner wall of the body, but the invention is not limited thereto. It can be determined appropriately by taking into consideration the size of the body part, etc.

また、前記スペード型ブレードは、ボディ部の回転により回転しながら上下駆動をするため、スペード型ブレードの駆動速度は、ボディ部の回転速度に応じて決定される。しかし、スペード型ブレードの駆動速度制御のために、別の駆動速度制御部材を選択的にさらに含んでもよい。 Further, since the spade-shaped blade is driven up and down while rotating due to the rotation of the body, the driving speed of the spade-shaped blade is determined according to the rotational speed of the body. However, another drive speed control member may optionally be further included to control the drive speed of the spade-shaped blade.

さらに、前記スペード型冷却器10は、ボディ部1に連結されて、駆動力、具体的には、回転駆動力を提供する駆動モータ4を含む。 Furthermore, the spade-type cooler 10 includes a drive motor 4 connected to the body part 1 and providing driving force, specifically, rotational driving force.

また、前記スペード型冷却器10は、表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子を貯蔵および供給する高吸水性樹脂の供給部(図示せず);冷却空気を貯蔵し、前記冷却器のボディ部に設けられた冷却空気投入用ノズルによって供給する冷却空気供給部(図示せず);水を貯蔵し、前記冷却器のボディ部に設けられた水投入用ノズルによって供給する水供給部(図示せず);前記冷却器のボディ部に設けられ、前記冷却および加水工程中に選択的に添加される添加剤のための、添加剤用ノズル(図示せず);または添加剤投入口1e、のうちの1以上を選択的にさらに含んでもよい。 The spade-shaped cooler 10 also includes a super absorbent resin supply section (not shown) that stores and supplies super absorbent resin particles on which a surface cross-linked layer is formed; A cooling air supply section (not shown) supplied by a cooling air injection nozzle provided on the body; a water supply section (not shown) that stores water and supplies water through a water injection nozzle provided on the body of the cooler; (not shown); an additive nozzle (not shown) provided in the body of the cooler for additives to be added selectively during the cooling and water addition process; or an additive inlet 1e may optionally further include one or more of the following.

図4は、本発明による高吸水性樹脂の製造方法において、冷却および加水段階でスペード型冷却器のボディ部内で起こる混合工程を概略的に示す模式図である。図4にて、矢印は、ボディ部の回転を示す。 FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the mixing process that occurs within the body of the spade-type cooler during the cooling and water addition stages in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention. In FIG. 4, arrows indicate rotation of the body portion.

図4を参照して説明すれば、前記構造のスペード型冷却器で高吸水性樹脂投入口を通して表面架橋された高吸水性樹脂粒子20が投入されると、冷却器のボディ部内のスペード型ブレード3の上下駆動によって高吸水性樹脂粒子が下から上へくみ上げられる。以後、くみ上げられた高吸水性樹脂粒子はボディ部の回転で重力方向に落下しながら、ボディ部に結合されたノズルを通してボディ部の空間内に噴霧などの方法で投入された冷却空気および水と接触する。この時、冷却空気および水との熱交換で高吸水性樹脂粒子が冷却され、同時に前記水によって高吸水性樹脂粒子の加水が行われる。特に、本発明によるスペード型冷却器では、ボディ部内の高吸水性樹脂粒子が重力によって均一に落下するため、前記接触および加水が高吸水性樹脂粒子全体に均一に行われ、これは高吸水性樹脂の物性および吸水性能の偏差を防止および最小化することができる。 Referring to FIG. 4, when the surface-crosslinked superabsorbent resin particles 20 are introduced into the spade-shaped cooler having the above structure through the superabsorbent resin inlet, the spade-shaped blades in the body of the cooler are introduced. The super absorbent resin particles are pumped up from the bottom to the top by the vertical drive of step 3. Thereafter, the pumped up superabsorbent resin particles fall in the direction of gravity due to the rotation of the body, and are mixed with cooling air and water that are injected into the space of the body by a method such as spraying through a nozzle connected to the body. Contact. At this time, the superabsorbent resin particles are cooled by heat exchange with the cooling air and water, and at the same time, the superabsorbent resin particles are hydrated by the water. In particular, in the spade-type cooler according to the present invention, the super absorbent resin particles in the body part fall uniformly due to gravity, so the contact and water addition are uniformly carried out over the entire super absorbent resin particles. Deviations in the physical properties and water absorption performance of the resin can be prevented and minimized.

一方、前記スペード型冷却器内に投入される冷却空気の温度は10℃~60℃であり、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂の投入量1kgを基準として0.01m/h/kg~0.25m/h/kgの速度でボディ部に設けられた冷却空気投入ノズルを通して投入される。前記条件で冷却空気が投入される場合、優れた冷却効果を示すことができる。より具体的には、冷却空気の温度は10℃以上、または15℃以上、または20℃以上、または25℃以上、または30℃以上かつ、60℃以下、または50℃以下、または40℃以下、または35℃以下であり、高吸水性樹脂の投入量1kgを基準として0.01m/h/kg以上、または0.05m/h/kg以上、または0.1m/h/kg以上かつ、0.25m/h/kg以下、または0.2m/h/kg以下、または0.15m/h/kg以下の速度でボディ部に設けられた冷却空気投入ノズルを通して投入される。 On the other hand, the temperature of the cooling air introduced into the spade type cooler is 10°C to 60°C, and the temperature is 0.01 m 3 /h based on the input amount of 1 kg of the super absorbent resin on which the surface crosslinked layer is formed. The cooling air is injected through a cooling air injection nozzle provided in the body at a speed of /kg to 0.25m 3 /h/kg. When cooling air is introduced under the above conditions, an excellent cooling effect can be exhibited. More specifically, the temperature of the cooling air is 10°C or higher, or 15°C or higher, or 20°C or higher, or 25°C or higher, or 30°C or higher and 60°C or lower, or 50°C or lower, or 40°C or lower, or 35°C or lower, and 0.01 m 3 /h/kg or more, or 0.05 m 3 /h/kg or more, or 0.1 m 3 / h/kg or more based on 1 kg of superabsorbent resin input, and , 0.25 m 3 /h/kg or less, 0.2 m 3 /h/kg or less, or 0.15 m 3 /h/kg or less through a cooling air injection nozzle provided in the body.

また、前記水の温度は10℃~60℃であり、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、2~20重量部の量で投入される。前記条件で水が投入される場合、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対する冷却効果とともに加水効果を示すことができる。より具体的には、前記水の温度は10℃以上、または15℃以上、または20℃以上、または23℃以上かつ、60℃以下、または50℃以下、または40℃以下、または30℃以下、または27℃以下であり、さらにより具体的には、常温(25±2℃)である。さらに、前記水は、表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、2重量部以上、または5重量部以上かつ、20重量部以下、または10重量部以下の量で投入される。 Further, the temperature of the water is 10° C. to 60° C., and the water is added in an amount of 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed. When water is added under the above conditions, it is possible to exhibit a hydration effect as well as a cooling effect on the superabsorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed. More specifically, the temperature of the water is 10°C or higher, or 15°C or higher, or 20°C or higher, or 23°C or higher and 60°C or lower, or 50°C or lower, or 40°C or lower, or 30°C or lower, Alternatively, the temperature is 27°C or lower, and even more specifically, room temperature (25±2°C). Furthermore, the amount of water is 2 parts by weight or more, or 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less, or 10 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed. Injected.

また、前記スペード型冷却器において、前記ボディ部1、または前記ボディ部内の回転部1aは、1分あたり5~50回の速度(または5~50rpm)で回転できる。一方、前記ボディ部またはボディ部内の回転部の1分あたり1回の回転速度は、1rpmに相当する。 Further, in the spade type cooler, the body portion 1 or the rotating portion 1a within the body portion can rotate at a speed of 5 to 50 times per minute (or 5 to 50 rpm). On the other hand, the rotation speed of the body portion or the rotating portion within the body portion once per minute corresponds to 1 rpm.

前記条件で回転する時、高吸水性樹脂粒子が冷却空気および水と十分に接触できる速度で落下できる。より具体的には、前記ボディ部または前記ボディ部内の回転部は、1分あたり5回以上、または10回以上、または20回以上かつ、50回以下、または40回以下、または30回以下の速度で回転できる。一方、本発明において、前記スペード型冷却器は、前記ボディ部と駆動モータとの間に位置して、ボディ部またはボディ部内の回転部の回転速度を制御する、インバータなどの回転速度制御装置(図示せず)を選択的にさらに備えることができる。 When rotating under the above conditions, the superabsorbent resin particles can fall at a speed sufficient to contact cooling air and water. More specifically, the body part or the rotating part within the body part rotates at least 5 times per minute, or at least 10 times, or at least 20 times and at most 50 times, or at most 40 times, or at most 30 times per minute. Can rotate at high speed. On the other hand, in the present invention, the spade-type cooler may include a rotational speed control device (such as an inverter) that is located between the body portion and the drive motor and controls the rotational speed of the body portion or a rotating portion within the body portion. (not shown) may optionally be further provided.

また、本発明による製造方法において、前記冷却工程時の冷却効率の向上、高吸水性樹脂の含水率および物性改善などのための添加剤が1種以上さらに投入されてもよい。 Furthermore, in the manufacturing method according to the present invention, one or more additives may be further added for improving the cooling efficiency during the cooling step, improving the water content and physical properties of the superabsorbent resin, and the like.

具体的には、前記添加剤は、無機物質であってもよい。具体例としては、シリカ、クレー、アルミナ、シリカ-アルミナ複合材、チタニア、亜鉛酸化物またはアルミニウムスルフェートなどが挙げられ、これらのいずれか1または2以上の混合物が使用できる。前記無機物質は、高吸水性樹脂粒子の含水率を高め、ケーキング防止効率を向上させるアンチケーキング(anti-caking)剤として作用できる。 Specifically, the additive may be an inorganic substance. Specific examples include silica, clay, alumina, silica-alumina composites, titania, zinc oxide, and aluminum sulfate, and any one or a mixture of two or more of these can be used. The inorganic material can act as an anti-caking agent that increases the water content of the superabsorbent resin particles and improves the anti-caking efficiency.

前記無機物質がさらに投入される場合、前記スペード型冷却器のボディ部に設けられて、前記ボディ部の移送空間の内部に添加剤を投入させる、添加剤用ノズル(図示せず)、または添加剤投入口1eを通して投入されるか、または前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂と混合されて混合物の形態で高吸水性樹脂投入口を通して投入されてもよい。 When the inorganic substance is further added, an additive nozzle (not shown) or an additive nozzle (not shown) is installed in the body of the spade-type cooler to introduce the additive into the transfer space of the body. The agent may be injected through the superabsorbent resin inlet 1e, or the agent may be mixed with the superabsorbent resin on which the surface crosslinked layer is formed and injected in the form of a mixture through the superabsorbent resin inlet.

従来、高吸水性樹脂の製造時、含水率改善のために無機物質をブレード型ミキサで混合していた。この場合、無機物質が乾式混合されることによって均質混合が難しく、結果として、製造される高吸水性樹脂の物性偏差が発生した。 Conventionally, when manufacturing superabsorbent resins, inorganic substances were mixed using a blade mixer to improve the water content. In this case, the dry mixing of the inorganic substances made homogeneous mixing difficult, and as a result, deviations in the physical properties of the superabsorbent resin produced occurred.

これに対し、本発明では、スペード型冷却器を用いた冷却および加水工程中に投入することによって湿式混合が行われ、その結果、高吸水性樹脂との均質混合が可能であり、製造される高吸水性樹脂の物性を均一に改善させることができる。 In contrast, in the present invention, wet mixing is performed by cooling using a spade-type cooler and adding water during the water addition process, and as a result, homogeneous mixing with the super absorbent resin is possible, and the product can be manufactured. The physical properties of the super absorbent resin can be uniformly improved.

前記無機物質は、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、0.02~1.0重量部で投入される。無機物質の投入量が過度に少なければ、無機物質の投入による加水効果を十分に得にくく、これに対し、無機物質の投入量が過度に高ければ、高吸水性樹脂の含水量を過度に高めて吸水性能をむしろ低下させることがある。より具体的には、前記無機物質は、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、0.02重量部以上、または0.05重量部以上、または0.1重量部以上かつ、1.0重量部以下、または0.7重量部以下、または0.5重量部以下の量で投入される。 The inorganic substance is added in an amount of 0.02 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed. If the amount of inorganic material added is too small, it will be difficult to obtain a sufficient hydration effect by adding inorganic material, whereas if the amount of inorganic material added is too high, the water content of the superabsorbent resin will be excessively increased. This may actually reduce the water absorption performance. More specifically, the inorganic substance is 0.02 parts by weight or more, or 0.05 parts by weight or more, or 0.1 parts by weight, based on 100 parts by weight of the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed. It is added in an amount of not less than 1.0 part by weight, or not more than 0.7 part by weight, or not more than 0.5 part by weight.

前記物質のほかにも、添加剤として、通液性向上剤、流動性向上剤などの添加剤が選択的にさらに添加されてもよいが、本発明がこれに限定されるものではない。 In addition to the above substances, additives such as a liquid permeability improver and a fluidity improver may be selectively added, but the present invention is not limited thereto.

前記添加剤の投入方法は特に限定されず、前記ボディ部に設けられて、前記ボディ部の空間内部に添加剤を投入させる添加剤用ノズルを通して投入されるか、または高吸水性樹脂と共に混合されて投入されてもよい。 The method of introducing the additive is not particularly limited, and the additive may be introduced through an additive nozzle that is provided in the body part and allows the additive to be introduced into the space of the body part, or it may be mixed together with the super absorbent resin. It may also be put in.

前記冷却および加水段階を行うことによって、最終的に製造される高吸水性樹脂の含水率が向上し、粗粒子の含有量が減少し、結果として、より高品質の高吸水性樹脂製品を製造することができる。 By performing the cooling and hydration steps, the water content of the super absorbent resin finally produced is improved, the content of coarse particles is reduced, and as a result, higher quality super absorbent resin products are produced. can do.

具体的には、前記冷却および加水段階の後、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子中の、850μm超の粒径を有する粗粒子の含有量が3重量%以下、または1重量%以下、または0.7重量%以下、または0.5重量%以下、または0.3重量%である。粗粒子の含有量が低いほど優れているので、その下限値は特に限定されないが、一例として、0.01重量%以上、または0.1重量%以上であってもよい。 Specifically, after the cooling and hydration step, the content of coarse particles having a particle size of more than 850 μm in the cooled and hydrated superabsorbent resin particles is 3% by weight or less, or 1% by weight or less, or 0.7% by weight or less, or 0.5% by weight or less, or 0.3% by weight. Since the lower the content of coarse particles, the better, the lower limit thereof is not particularly limited, but may be, for example, 0.01% by weight or more, or 0.1% by weight or more.

一方、前記850μm超の粒径を有する粗粒子の含有量(重量%)は、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子をASTM規定による標準分子篩を用いるなどの方法で分級して850μm超の粒径を有する粗粒子を分離した後、その重量を測定し、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子の総重量に対する前記粗粒子の重量比を求めて百分率で表したものである。具体的な測定方法は、以下の実験例で説明する通りである。 On the other hand, the content (wt%) of coarse particles having a particle size of more than 850 μm can be determined by classifying cooled and hydrated superabsorbent resin particles using a method such as using a standard molecular sieve according to ASTM regulations. After separating the coarse particles having the same diameter, their weight was measured, and the weight ratio of the coarse particles to the total weight of the cooled and hydrated superabsorbent resin particles was determined and expressed as a percentage. The specific measurement method is as explained in the following experimental example.

追加段階
本発明による製造方法は、前記冷却および加水段階の後、冷却および加水された高吸水性樹脂を分級する段階をさらに含むことができる。
Additional Step The manufacturing method according to the present invention may further include, after the cooling and hydration step, classifying the cooled and hydrated superabsorbent resin.

前記分級工程は、ASTM規定による標準分子篩を用いるなど通常の方法によって行われてもよいし、このような分級工程により850μm超の粒径を有する粗粒子を分離除去し、150~850μmの粒径を有する高吸水性樹脂の正常粒子を得ることができる。 The classification step may be performed by a normal method such as using a standard molecular sieve according to ASTM regulations, or by such a classification step, coarse particles with a particle size of more than 850 μm are separated and removed, and coarse particles with a particle size of 150 to 850 μm are separated and removed. It is possible to obtain normal particles of super absorbent resin having the following properties.

また、本発明による製造方法は、前記分級段階の後、分離された粗粒子を粉砕し、粉砕された粗粒子を前記分級段階で分離された高吸水性樹脂の正常粒子と混合する段階をさらに含むことができる。 In addition, the manufacturing method according to the present invention further includes, after the classification step, the step of pulverizing the separated coarse particles and mixing the crushed coarse particles with the normal particles of the superabsorbent resin separated in the classification step. can be included.

前記粗粒子に対する粉砕は、粉砕された粗粒子が正常粒子水準の粒径を有するように行われることを除けば、通常の粉砕方法を用いて行われる。 The coarse particles are pulverized using a conventional pulverization method, except that the pulverized coarse particles have a particle size comparable to that of normal particles.

具体的には、垂直型切断機(Vertical pulverizer)、ターボカッター(Turbo cutter)、ターボグラインダー(Turbo grinder)、回転切断式粉砕機(Rotary cutter mill)、切断式粉砕機(Cutter mill)、円板粉砕機(Disc mill)、シュレッド破砕機(Shred crusher)、破砕機(Crusher)、細切機(chopper)または円板式切断機(Disc cutter)などの粉砕機を用いて行われるが、粉砕機が上述した例に限定されない。 Specifically, there are a vertical pulverizer, a turbo cutter, a turbo grinder, a rotary cutter mill, a cutter mill, and a disc mill. It is carried out using a crusher such as a disc mill, a shred crusher, a crusher, a chopper, or a disc cutter, but if the crusher is It is not limited to the example described above.

あるいは、前記粉砕機として、ピンミル(pin mill)、ハンマーミル(hammer mill)、スクリューミル(screw mill)、ロールミル(roll mill)、ディスクミル(disc mill)またはジョグミル(jog mill)などを用いてもよいが、上述した例に限定されるものではない。 Alternatively, a pin mill, a hammer mill, a screw mill, a roll mill, a disc mill, a jog mill, or the like may be used as the crusher. However, it is not limited to the above example.

以後、粉砕された粗粒子と高吸水性樹脂の正常粒子との混合は、通常の混合方法で行われてもよいし、混合比も、高吸水性樹脂の吸水性能を低下させない範囲で適切に決定可能である。 Thereafter, the pulverized coarse particles and the normal particles of the superabsorbent resin may be mixed using a normal mixing method, and the mixing ratio may be adjusted appropriately within a range that does not reduce the water absorption performance of the superabsorbent resin. Determinable.

本発明によれば、前記製造方法で製造された高吸水性樹脂を提供する。 According to the present invention, a superabsorbent resin produced by the above production method is provided.

前記製造方法で製造された高吸水性樹脂は、高い含水率を有し、別の分級工程がなくても850μm超の粒径を有する粗粒子の含有量が低い。その結果、前記高吸水性樹脂を用いた製品の製造時、微粉の発生量が小さい。 The superabsorbent resin produced by the above production method has a high water content and a low content of coarse particles having a particle size of more than 850 μm even without a separate classification step. As a result, when manufacturing products using the superabsorbent resin, the amount of fine powder generated is small.

また、前記高吸水性樹脂は、従来の方法で製造した高吸水性樹脂に比べて、諸吸水物性である保水能(CRC)と加圧吸水能(AUP)が同等水準以上に優れている。 Furthermore, the superabsorbent resin has water retention capacity (CRC) and water absorption capacity under pressure (AUP), which are various water absorption properties, at the same level or higher than superabsorbent resins produced by conventional methods.

さらに、前記高吸水性樹脂は、狭い粒径分布とともに均一な粒径を示し、水可溶成分(EC)の含有量が低くて、通液性、リウェット(rewet)特性、および吸水速度などがすべて優れている。 Furthermore, the superabsorbent resin exhibits a uniform particle size with a narrow particle size distribution, has a low content of water-soluble components (EC), and has good liquid permeability, rewet characteristics, and water absorption rate. All are excellent.

具体的には、前記高吸水性樹脂は、酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体および内部架橋剤が架橋重合された重合体を含み、前記重合体の酸性基の少なくとも一部は中和されており、表面架橋剤を介在させて前記重合体が追加架橋されて前記重合体上に形成された表面架橋層を含み、下記(i)~(iii)の条件を満足するものであってもよい: Specifically, the superabsorbent resin includes a polymer in which a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked, and at least a portion of the acidic group of the polymer is It is neutralized and includes a surface crosslinked layer formed on the polymer by additionally crosslinking the polymer with a surface crosslinking agent, and satisfies the following conditions (i) to (iii). May be:

(i)高吸水性樹脂の総重量に対して、含水率が1.2重量%~5重量%
(ii)EDANA WSP241.3により測定した遠心分離保水能(CRC):30~45g/g
(iii)EDANA法WSP242.3により測定した0.3psiの加圧吸水能の平均:29~40g/g、前記0.3psiの加圧吸水能の標準偏差:1以下。
(i) Water content is 1.2% to 5% by weight based on the total weight of the super absorbent resin
(ii) Centrifugal water retention capacity (CRC) measured by EDANA WSP241.3: 30-45 g/g
(iii) Average water absorption capacity under pressure of 0.3 psi measured by EDANA method WSP242.3: 29 to 40 g/g, standard deviation of water absorption capacity under pressure of 0.3 psi: 1 or less.

前記高吸水性樹脂は、より具体的には、高吸水性樹脂の総重量に対して、含水率が1.2重量%以上、または1.4重量%以上、または1.5重量%以上、または1.7重量%以上、または1.8重量%以上、または1.9重量%以上かつ、5重量%以下、または3重量%以下、または2.6重量%以下、または2.5重量%以下、または2重量%以下である。このように従来に比べて高い含水率を有することによって、製造工程中に高吸水性樹脂粒子間の摩擦による表面の損傷が減少し、これによる高吸水性樹脂の物性低下を防止することができる。また、高吸水性樹脂を用いた製品化工程中に微粉の発生量が減少して、工程安定性および生産性が向上し、製品の品質を改善させることができる。 More specifically, the superabsorbent resin has a water content of 1.2% by weight or more, 1.4% by weight or more, or 1.5% by weight or more, based on the total weight of the superabsorbent resin. or 1.7 wt% or more, or 1.8 wt% or more, or 1.9 wt% or more and 5 wt% or less, or 3 wt% or less, or 2.6 wt% or less, or 2.5 wt% or less than 2% by weight. By having a higher water content than conventional products, damage to the surface due to friction between superabsorbent resin particles during the manufacturing process is reduced, and this can prevent the physical properties of the superabsorbent resin from deteriorating. . In addition, the amount of fine powder generated during the product manufacturing process using the superabsorbent resin is reduced, process stability and productivity are improved, and product quality can be improved.

前記含水率は、高吸水性樹脂の総重量に対して占める水分の含有量で、赤外線加熱により高吸水性樹脂の温度を上げて乾燥する過程で高吸水性樹脂中の水分蒸発による重量減少分を測定し、その結果を用いて下記の数式1により計算することができる。その具体的な測定方法および測定条件は、以下の実験例で詳しく説明する。 The moisture content is the amount of water relative to the total weight of the superabsorbent resin, and is the weight loss due to evaporation of water in the superabsorbent resin during the drying process by raising the temperature of the superabsorbent resin using infrared heating. can be measured and calculated using the following formula 1. The specific measurement method and measurement conditions will be explained in detail in the following experimental examples.

[数式1]
含水率(重量%)=[(Ao-At)/Ao]×100
[Formula 1]
Moisture content (wt%) = [(Ao-At)/Ao] x 100

上記式中、Atは、常温から180℃まで温度を上昇させた後、180℃で維持する方式で、総乾燥時間は、温度上昇段階の5分を含む40分に設定して乾燥工程を行った後に測定した、乾燥後の高吸水性樹脂の重量であり、Aoは、乾燥前の高吸水性樹脂の重量である。 In the above formula, At is a method in which the temperature is raised from room temperature to 180°C and then maintained at 180°C, and the total drying time is set to 40 minutes, including 5 minutes during the temperature rise stage, and the drying process is performed. Ao is the weight of the super absorbent resin after drying, which was measured after drying, and Ao is the weight of the super absorbent resin before drying.

また、前記高吸水性樹脂は、より具体的には、EDANA法WSP241.3により測定した、生理食塩水(0.9重量%塩化ナトリウム水溶液)に対する30分間の遠心分離保水能(CRC)が30g/g以上、または35g/g以上、または36.5g/g以上、または37g/g以上である。前記CRC値が高いほど優れていて、実質的な上限の制限はないが、一例として、45g/g以下、または40g/g以下である。前記CRCの具体的な測定方法および測定条件は、以下の実験例で詳しく説明する。 Further, more specifically, the superabsorbent resin has a centrifugal water retention capacity (CRC) of 30 g for 30 minutes in physiological saline (0.9% by weight aqueous sodium chloride solution) as measured by EDANA method WSP241.3. /g or more, or 35g/g or more, or 36.5g/g or more, or 37g/g or more. The higher the CRC value is, the better it is, and there is no practical upper limit, but as an example, it is 45 g/g or less, or 40 g/g or less. The specific method and conditions for measuring the CRC will be explained in detail in the following experimental examples.

さらに、前記高吸水性樹脂は、より具体的には、EDANA法WSP242.3により測定した、高吸水性樹脂の生理食塩水(0.9重量%塩化ナトリウム水溶液)に対する0.3psi下における1時間の加圧吸水能(0.3AUP)の平均が29g/g以上、または29.3g/g以上、または29.5g/g以上、または30g/g以上かつ、40g/g以下、または35g/g以下、または32g/g以下である。なお、前記0.3psiの加圧吸水能の標準偏差が1以下、または0.7以下、または0.5以下であり、標準偏差値が小さいほど優れていて、実質的な下限の制限はないが、一例として、0.1以上、または0.2以上である。前記0.3C AUPの具体的な測定方法および測定条件は、以下の実験例で詳しく説明する。 Furthermore, the superabsorbent resin was measured by EDANA method WSP242.3 for 1 hour under 0.3 psi of the superabsorbent resin in physiological saline (0.9% by weight aqueous sodium chloride solution). The average pressurized water absorption capacity (0.3AUP) of 29g/g or more, or 29.3g/g or more, or 29.5g/g or more, or 30g/g or more and 40g/g or less, or 35g/g or less than or equal to 32 g/g. In addition, the standard deviation of the pressurized water absorption capacity of 0.3 psi is 1 or less, or 0.7 or less, or 0.5 or less, and the smaller the standard deviation value, the better, and there is no practical lower limit limit. is, for example, 0.1 or more, or 0.2 or more. The specific method and conditions for measuring the 0.3C AUP will be explained in detail in the following experimental examples.

また、高吸水性樹脂の製造時、冷却および加水段階でシリカなどの無機物質がさらに投入される場合、高いケーキング防止効率を示すことができる。 In addition, when an inorganic material such as silica is further added during the cooling and hydration stages during the production of the superabsorbent resin, high caking prevention efficiency can be exhibited.

具体的には、前記高吸水性樹脂は、下記の数式2で計算されるケーキング防止効率(A/C)の平均が85%以上であり、標準偏差が10以下である。より具体的には、ケーキング防止効率(A/C)の平均が85%以上、または90%以上、または95%以上である。ケーキング防止効率値が高いほど優れていて、実質的な上限の制限はないが、一例として、100%以下、または98%以下である。また、前記ケーキング防止効率の標準偏差は、より具体的には、10以下、または9.5以下、または9以下であり、標準偏差値が小さいほど優れていて、実質的な下限の制限はないが、一例として、1以上、または5以上である。 Specifically, the superabsorbent resin has an average caking prevention efficiency (A/C) of 85% or more and a standard deviation of 10 or less, which is calculated using the following formula 2. More specifically, the average anti-caking efficiency (A/C) is 85% or more, or 90% or more, or 95% or more. The higher the caking prevention efficiency value is, the better it is, and there is no practical upper limit, but as an example, it is 100% or less, or 98% or less. Further, the standard deviation of the caking prevention efficiency is more specifically 10 or less, or 9.5 or less, or 9 or less, and the smaller the standard deviation value is, the better it is, and there is no practical lower limit. is, for example, 1 or more, or 5 or more.

上記式中、
は、直径90mmおよび高さ15mmのペトリディッシュの重量(g)であり、
は、Wで重量が測定されたペトリディッシュに高吸水性樹脂試料2±0.01gを均等に塗布した後、前記試料が塗布されたペトリディッシュを温度40℃および湿度80%RHにセットされた恒温恒湿チャンバ内に10分間放置した後、これを取り出してA4用紙にひっくり返しておき、5分経過後に測定した前記A4用紙に落下した高吸水性樹脂試料の重量(g)であり、
は、前記Sを測定した時点でのペトリディッシュの重量(g)である。
In the above formula,
W 5 is the weight (g) of a Petri dish with a diameter of 90 mm and a height of 15 mm,
In S1 , 2±0.01 g of superabsorbent resin sample was evenly applied to a Petri dish whose weight was measured at W5 , and then the Petri dish coated with the sample was heated to a temperature of 40°C and a humidity of 80% RH. After leaving it in the constant temperature and humidity chamber for 10 minutes, take it out and turn it over on A4 paper. After 5 minutes, the weight (g) of the superabsorbent resin sample that fell on the A4 paper was measured. can be,
S 2 is the weight (g) of the Petri dish at the time when S 1 was measured.

これによって、前記高吸水性樹脂は、おむつなどの衛生材、特に、パルプの含有量が減少した超薄型衛生材などに適切に使用可能である。 Accordingly, the superabsorbent resin can be appropriately used in sanitary materials such as diapers, especially ultra-thin sanitary materials with reduced pulp content.

以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。 Below, preferred embodiments are presented for understanding the invention. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.

製造例1
含水ゲル重合体の製造
撹拌機、温度計を装着した2Lガラス容器に、アクリル酸100g、内部架橋剤のペンタエリスリトールアリルエーテル0.35g、および水226gを撹拌しながら混合した。この時、反応温度は5℃に維持した。結果の混合物に対して、窒素1000cc/minを1時間投入した。以後、重合開始剤として、0.3%過酸化水素水溶液1.3g、1%アスコルビン酸水溶液1.5g、および2%の2,2’-アゾビスアミジノプロパンジヒドロクロライド水溶液3.0gを投入し、同時に、還元剤として0.01%の硫酸鉄水溶液1.5gを添加し、混合した。結果の混合物で重合反応が開始され、重合体の温度が85℃に到達した後、90±2℃のオーブンで約6時間重合することによって、含水ゲル重合体を製造した(含水率:含水ゲル重合体の総重量基準70重量%)。
Manufacturing example 1
Production of hydrogel polymer In a 2 L glass container equipped with a stirrer and a thermometer, 100 g of acrylic acid, 0.35 g of pentaerythritol allyl ether as an internal crosslinking agent, and 226 g of water were mixed with stirring. At this time, the reaction temperature was maintained at 5°C. The resulting mixture was supplied with nitrogen at 1000 cc/min for 1 hour. Thereafter, as polymerization initiators, 1.3 g of 0.3% hydrogen peroxide aqueous solution, 1.5 g of 1% ascorbic acid aqueous solution, and 3.0 g of 2% 2,2'-azobisamidinopropane dihydrochloride aqueous solution were added. At the same time, 1.5 g of a 0.01% iron sulfate aqueous solution was added as a reducing agent and mixed. A polymerization reaction was started with the resulting mixture, and after the temperature of the polymer reached 85°C, a hydrogel polymer was produced by polymerizing in an oven at 90±2°C for about 6 hours (water content: hydrogel 70% by weight based on the total weight of the polymer).

含水高吸水性樹脂粒子の製造
得られた含水ゲル重合体1000gを、ホールサイズ(hole size)が6mmの多数のホールを含む多孔板が備えられた微粒化装置(Micronizer)(F200、Karl Schnell)を1500rpmで回転させながら、4回通過させて微粒化した。この時、1回通過時には何ら添加剤を投入せず、2回通過時には32%NaOH水溶液を400g投入し、3回通過時には15%のNaSO水溶液を37.5g投入し、そして、4回通過時には界面活性剤としてモノラウリン酸グリセロール(Glycerol Monolaurate)(GML)を60℃の水に溶解させた水溶液(1.5w%)形態にして、前記含水ゲル重合体100重量部対比、GMLの投入量が0.4重量部となるように投入した。結果として、含水高吸水性樹脂粒子を得た(含水率:含水高吸水性樹脂粒子の総重量68重量%)。
Production of water-containing super absorbent resin particles 1000 g of the obtained water-containing gel polymer was subjected to a micronization device (Micronizer) (F200, Karl Schnell) equipped with a perforated plate containing a large number of holes with a hole size of 6 mm. While rotating at 1500 rpm, the mixture was passed through four times to be atomized. At this time, no additives were added during the first pass, 400 g of 32% NaOH aqueous solution was added during the second pass, and 37.5 g of 15% Na 2 SO 4 aqueous solution was added during the third pass. During the round-pass, Glycerol Monolaurate (GML) as a surfactant was dissolved in water at 60°C in the form of an aqueous solution (1.5 w%), and GML was added in proportion to 100 parts by weight of the hydrogel polymer. It was added in an amount of 0.4 parts by weight. As a result, hydrated superabsorbent resin particles were obtained (water content: 68% by weight of the total weight of the hydrated superabsorbent resin particles).

乾燥高吸水性樹脂粒子の製造
前記微粒化の結果として得られた含水高吸水性樹脂粒子をロータリーキルン流動式乾燥機(Rotary kiln、WOONGBI MACHINERY CO.,LTD.社製)に投入後、150℃で、100rpmの速度で60分間撹拌しながら乾燥させて、乾燥高吸水性樹脂粒子を得た(含水率:乾燥高吸水性樹脂粒子の総重量基準:11重量%)。
Production of dry superabsorbent resin particles The hydrated superabsorbent resin particles obtained as a result of the atomization were put into a rotary kiln fluidized dryer (Rotary kiln, manufactured by WOONGBI MACHINERY CO., LTD.) and then heated at 150°C. , for 60 minutes with stirring at a speed of 100 rpm to obtain dry super absorbent resin particles (water content: based on the total weight of dry super absorbent resin particles: 11% by weight).

表面架橋層の形成
次に、前記乾燥高吸水性樹脂粒子100gに対して、水4g、メタノール6g、エチレングリコールジグリシジルエーテル(Glyether(登録商標) EJ-1030、JSI社製)0.30g、プロピレングリコール0.1gおよびアルミニウムスルフェート0.2gを投入して製造した表面架橋液を1分間混合し、これを140℃で50分間表面架橋反応を進行させて、表面架橋された高吸水性樹脂を得た。
Formation of surface crosslinked layer Next, for 100 g of the dry superabsorbent resin particles, 4 g of water, 6 g of methanol, 0.30 g of ethylene glycol diglycidyl ether (Glyether (registered trademark) EJ-1030, manufactured by JSI), and propylene. A surface cross-linking solution prepared by adding 0.1 g of glycol and 0.2 g of aluminum sulfate was mixed for 1 minute, and the surface cross-linking reaction was allowed to proceed at 140°C for 50 minutes to form a surface-crosslinked super absorbent resin. Obtained.

製造例2
前記製造例1の含水ゲル重合体の形成時、アクリル酸100g、31.5重量%水酸化ナトリウム(NaOH)140g、ポリエチレングリコールジアクリレート0.20g、熱重合開始剤として過硫酸ナトリウム0.12g、光重合開始剤としてジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド0.01gおよび水40gを混合して単量体組成物を製造し、これを横30cm、縦30cmの大きさの四角反応容器に入れて、10mW/cmの強度を有する紫外線を照射して60秒間重合反応させて含水ゲル重合体を製造することを除けば、前記製造例1と同様の方法で行って、表面架橋された高吸水性樹脂を得た。
Manufacturing example 2
When forming the hydrogel polymer of Production Example 1, 100 g of acrylic acid, 140 g of 31.5% by weight sodium hydroxide (NaOH), 0.20 g of polyethylene glycol diacrylate, 0.12 g of sodium persulfate as a thermal polymerization initiator, A monomer composition was prepared by mixing 0.01 g of diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide as a photopolymerization initiator and 40 g of water, and this was placed in a square reaction box measuring 30 cm in width and 30 cm in length. Surface crosslinking was carried out in the same manner as in Production Example 1, except that the polymer was placed in a container and irradiated with ultraviolet rays having an intensity of 10 mW/cm 2 to cause a polymerization reaction for 60 seconds to produce a hydrogel polymer. A super absorbent resin was obtained.

製造例3
前記製造例1による含水ゲル重合体の製造時、界面活性剤としてGMLの代わりにGMS(モノステアリン酸グリセロール、Glycerol monostearate)を用いることを除けば、前記製造例1と同様の方法で行って、表面架橋された高吸水性樹脂を得た。
Manufacturing example 3
The production of the hydrogel polymer according to Production Example 1 was carried out in the same manner as in Production Example 1, except that GMS (glycerol monostearate) was used instead of GML as a surfactant. A surface-crosslinked superabsorbent resin was obtained.

実施例1
前記製造例1で製造した表面架橋された高吸水性樹脂に対して、下記表1に記載された条件で冷却工程を行った。
Example 1
The surface-crosslinked superabsorbent resin produced in Production Example 1 was subjected to a cooling process under the conditions listed in Table 1 below.

具体的には、前記製造例で製造した、表面架橋された高吸水性樹脂を図1の構造を有するスペード型冷却器(Spade-type cooler)に投入した後、冷却器の内部に備えられたノズルを通して冷却空気を投入して冷却工程を行った。この時、前記冷却器内に投入される冷却空気の温度は35℃であり、投入速度は表面架橋された高吸水性樹脂1kgを基準として0.1m/h/kgである。また、前記冷却工程時、冷却器の内部に別途に備えられたノズルを通して水を投入し、加水工程を同時に行った。この時、水の温度は常温(25±2℃)であり、投入量は表面架橋された高吸水性樹脂100重量部を基準として5重量部であり、そして、ボディ部の回転速度は1分あたり20回(20rpm)であった。 Specifically, after the surface-crosslinked superabsorbent resin produced in the above production example was put into a spade-type cooler having the structure shown in FIG. A cooling process was performed by injecting cooling air through a nozzle. At this time, the temperature of the cooling air introduced into the cooler is 35° C., and the injection rate is 0.1 m 3 /h/kg based on 1 kg of the surface-crosslinked super absorbent resin. In addition, during the cooling process, water was introduced through a nozzle separately provided inside the cooler, and the water addition process was performed simultaneously. At this time, the water temperature was room temperature (25±2℃), the amount added was 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the surface-crosslinked super absorbent resin, and the rotation speed of the body was 1 minute. 20 times per rotation (20 rpm).

結果として、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子を回収した後、分級して粒径150~850μmの高吸水性樹脂の正常粒子と、粒径850μm超の粗粒子とに分離した。分離された粗粒子はロールミル(Roll-mill)を用いて1回粉砕した後、前記高吸水性樹脂の正常粒子と混合して、高吸水性樹脂を製造した。 As a result, the cooled and hydrated superabsorbent resin particles were collected and classified to separate them into normal superabsorbent resin particles with a particle size of 150 to 850 μm and coarse particles with a particle size of more than 850 μm. The separated coarse particles were pulverized once using a roll mill, and then mixed with the normal particles of the super absorbent resin to produce a super absorbent resin.

実施例2
下記表1に記載されたように、冷却工程時、冷却器内に投入される表面架橋された高吸水性樹脂と混合されるように、別の投入口を通して、添加剤としてフュームドシリカ(Fumed silica)(Aerosil200、EVONIK社製)を投入することを除けば、前記実施例1と同様の方法でスペード型冷却器を用いて冷却工程を行った。この時、前記冷却器内に投入される冷却空気の温度は35℃であり、投入速度は表面架橋された高吸水性樹脂1kgを基準として0.1m/h/kgであり、ボディ部の回転速度は1分あたり20回(20rpm)とした。また、前記冷却工程時、冷却器の内部に別途に備えられたノズルを通して水およびフュームドシリカ(Fumed silica)(Aerosil200、EVONIK社製)をそれぞれ投入した。この時、投入される水の温度は常温(25±2℃)であり、投入量は表面架橋された高吸水性樹脂100重量部を基準として5重量部である。さらに、前記フュームドシリカ(Fumed silica)は高吸水性樹脂100重量部に対して、0.1重量部の量で投入した。
Example 2
As described in Table 1 below, during the cooling process, fumed silica was added as an additive through a separate inlet so as to be mixed with the surface-crosslinked superabsorbent resin introduced into the cooler. A cooling process was carried out using a spade type cooler in the same manner as in Example 1, except for adding Aerosil 200 (Aerosil 200, manufactured by EVONIK). At this time, the temperature of the cooling air introduced into the cooler is 35°C, and the injection rate is 0.1 m 3 /h/kg based on 1 kg of surface-crosslinked super absorbent resin. The rotation speed was 20 times per minute (20 rpm). Further, during the cooling process, water and fumed silica (Aerosil 200, manufactured by EVONIK) were respectively introduced through nozzles separately provided inside the cooler. At this time, the temperature of the water to be added is room temperature (25±2° C.), and the amount to be added is 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the surface-crosslinked superabsorbent resin. Further, the fumed silica was added in an amount of 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the super absorbent resin.

結果として、冷却および加水された高吸水性樹脂粒子を回収した後、分級して粒径150~850μmの高吸水性樹脂の正常粒子と、粒径850μm超の粗粒子とに分離した。分離された粗粒子はロールミルを用いて1回粉砕した後、前記高吸水性樹脂の正常粒子と混合して、高吸水性樹脂を製造した。 As a result, the cooled and hydrated superabsorbent resin particles were collected and classified to separate them into normal superabsorbent resin particles with a particle size of 150 to 850 μm and coarse particles with a particle size of more than 850 μm. The separated coarse particles were pulverized once using a roll mill, and then mixed with normal particles of the superabsorbent resin to produce a superabsorbent resin.

実施例3~7
下記表1に記載の条件で行うことを除けば、前記実施例1と同様の方法で行って、高吸水性樹脂を製造した。
Examples 3 to 7
A superabsorbent resin was produced in the same manner as in Example 1, except that it was carried out under the conditions shown in Table 1 below.

比較例1
下記表1に記載されたように、前記製造例1で製造した表面架橋された高吸水性樹脂粒子をパドル型冷却器(paddle-type cooler;NPD-14WTM、Nara社製)に投入し、前記パドル型冷却器内部の二重ジャケットにノズルなしに常温(25±2℃)の水を表面架橋された高吸水性樹脂100重量部に対して5重量部投入し、1分あたり10回の速度(10rpm)でパドルを駆動させて混合し、冷却工程を行った(シリカの投入なし)。冷却段階の後、分級、粗粒子粉砕および高吸水性樹脂の正常粒子との混合工程を行わないことを除けば、前記実施例1と同様の方法で行って、高吸水性樹脂を製造した。
Comparative example 1
As shown in Table 1 below, the surface-crosslinked super absorbent resin particles produced in Production Example 1 were placed in a paddle-type cooler (NPD-14W TM , manufactured by Nara), and 5 parts by weight of water at room temperature (25±2°C) was poured into the double jacket inside the paddle type cooler without a nozzle per 100 parts by weight of the surface-crosslinked super absorbent resin, and the water was heated 10 times per minute. Mixing was performed by driving the paddle at speed (10 rpm) and a cooling step was performed (no silica input). A super absorbent resin was produced in the same manner as in Example 1, except that after the cooling step, the steps of classification, coarse particle pulverization, and mixing of the super absorbent resin with normal particles were not performed.

比較例2
下記表1に記載されたように、前記製造例1で製造した表面架橋された高吸水性樹脂粒子をパドル型冷却器(NPD-14WTM、Nara社製)に投入し、前記パドル型冷却器の内部に備えられたノズルを通して常温(25±2℃)の水を表面架橋された高吸水性樹脂100重量部に対して5重量部二重ジャケットに投入し、1分あたり10回の速度(10rpm)でパドルを駆動させて混合し、冷却工程を行うことを除けば、前記実施例1と同様の方法で行って、高吸水性樹脂を製造した。
Comparative example 2
As described in Table 1 below, the surface-crosslinked super absorbent resin particles produced in Production Example 1 were placed in a paddle-type cooler (NPD-14W TM , manufactured by Nara), and 5 parts by weight of water at room temperature (25 ± 2°C) per 100 parts by weight of the surface-crosslinked super absorbent resin was poured into the double jacket through a nozzle provided inside the double jacket, and the mixture was heated at a rate of 10 times per minute ( A super absorbent resin was produced in the same manner as in Example 1, except that the paddles were driven at a speed of 10 rpm for mixing and the cooling process was performed.

比較例3
下記表1に記載されたように、前記製造例1で製造した高吸水性樹脂粒子をパドル型冷却器に投入し、前記パドル型冷却器(NPD-14WTM、Nara社製)の内部に備えられたノズルを通して常温(25±2℃)の水を表面架橋された高吸水性樹脂100重量部に対して5重量部二重ジャケットに投入し、1分あたり10回の速度(10rpm)でパドルを駆動させて混合し、冷却工程を行った。
Comparative example 3
As described in Table 1 below, the super absorbent resin particles produced in Production Example 1 were put into a paddle-type cooler, and the particles were placed inside the paddle-type cooler (NPD-14W TM , manufactured by Nara Corporation). 5 parts by weight of water at room temperature (25±2°C) was poured into the double jacket for 100 parts by weight of the surface-crosslinked super absorbent resin through the nozzle, and the water was paddled at a rate of 10 times per minute (10 rpm). was driven to mix, and a cooling process was performed.

完了後、冷却された高吸水性樹脂粒子をプロシェアタイプミキサ(Ploughshare-type mixer)(CoriMix(登録商標)CM、Leodige社製)に投入し、フュームドシリカ(Fumed silica)(Aerosil200、EVONIK社製)を高吸水性樹脂100重量部に対して0.1重量部投入し、プロシェア(Ploughshare)を1分あたり200回の速度(200rpm)で駆動させて混合した。 After completion, the cooled superabsorbent resin particles were put into a Ploughshare-type mixer (CoriMix® CM, manufactured by Leodige) and mixed with fumed silica (Aerosil200, manufactured by EVONIK). 0.1 part by weight of 100 parts by weight of super absorbent resin was added and mixed by driving a Plowshare at a speed of 200 times per minute (200 rpm).

結果の混合物を分級して粒径150~850μmの高吸水性樹脂の正常粒子と、粒径850μm超の粗粒子とに分離した。分離された粗粒子はロールミルを用いて1回粉砕した後、前記高吸水性樹脂の正常粒子と混合して、高吸水性樹脂を製造した。 The resulting mixture was classified to separate normal particles of the superabsorbent resin having a particle size of 150 to 850 μm and coarse particles having a particle size of more than 850 μm. The separated coarse particles were pulverized once using a roll mill, and then mixed with normal particles of the superabsorbent resin to produce a superabsorbent resin.

前記表中、「重量部」は、表面架橋された高吸水性樹脂100重量部を基準とする相対的な含有量比である。 In the above table, "parts by weight" is a relative content ratio based on 100 parts by weight of the surface-crosslinked superabsorbent resin.

実験例1
前記実施例および比較例で最終的に製造した高吸水性樹脂に対して、下記の方法で吸水性能を評価した。
Experimental example 1
The water absorption performance of the super absorbent resins finally produced in the Examples and Comparative Examples was evaluated by the following method.

異なって表記しない限り、以下の物性評価は、すべて恒温恒湿(23±1℃、相対湿度50±10%)で進行させ、生理食塩水または塩水は、0.9重量%塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を意味する。 Unless otherwise specified, all physical property evaluations below were performed at constant temperature and humidity (23 ± 1°C, relative humidity 50 ± 10%), and physiological saline or salt water contained 0.9% by weight sodium chloride (NaCl). means an aqueous solution.

また、異なって表記しない限り、最終的に製造した高吸水性樹脂に対する物性評価は、ASTM規格の篩で分級した150μm~850μmの粒径を有する樹脂に対して行った。 Furthermore, unless otherwise specified, physical property evaluations of the superabsorbent resins finally produced were performed on resins having a particle size of 150 μm to 850 μm that were classified using an ASTM standard sieve.

(1)含水率
前記実施例および比較例で最終的に製造した高吸水性樹脂に対して含水率を測定した。前記含水率は、高吸水性樹脂の総重量に対して占める水分の含有量で、下記の数式1により算出した。
(1) Water Content The water content of the super absorbent resins finally produced in the Examples and Comparative Examples was measured. The water content is the water content relative to the total weight of the superabsorbent resin, and was calculated using Equation 1 below.

具体的には、赤外線加熱により高吸水性樹脂の温度を上げて乾燥する過程で高吸水性樹脂中の水分蒸発による重量減少分を測定して計算した。この時、乾燥条件は、常温から180℃まで温度を上昇させた後、180℃で維持する方式で、総乾燥時間は、温度上昇段階の5分を含む40分に設定した。乾燥前/後の高吸水性樹脂の重量をそれぞれ測定し、下記の数式1により計算した。 Specifically, the weight loss due to water evaporation in the superabsorbent resin was measured and calculated during the process of raising the temperature of the superabsorbent resin by infrared heating and drying it. At this time, the drying conditions were such that the temperature was raised from room temperature to 180° C. and then maintained at 180° C., and the total drying time was set to 40 minutes, including 5 minutes during the temperature rising stage. The weight of the superabsorbent resin before and after drying was measured and calculated using Equation 1 below.

[数式1]
含水率(重量%)=[(Ao-At)/Ao]×100
[Formula 1]
Moisture content (wt%) = [(Ao-At)/Ao] x 100

上記式中、Atは、乾燥後の高吸水性樹脂の重量であり、Aoは、乾燥前の高吸水性樹脂の重量である。 In the above formula, At is the weight of the super absorbent resin after drying, and Ao is the weight of the super absorbent resin before drying.

(2)遠心分離保水能(CRC、Centrifuge Retention Capacity)
前記実施例および比較例で最終的に製造した高吸水性樹脂の無荷重下吸水倍率による保水能を欧州不織布産業協会(European Disposables and Nonwovens Association、EDANA)規格EDANA WSP241.3により測定した。
(2) Centrifuge Retention Capacity (CRC)
The water retention capacity of the superabsorbent resins finally produced in the Examples and Comparative Examples was measured in accordance with the European Disposables and Nonwovens Association (EDANA) standard EDANA WSP241.3.

具体的には、実施例および比較例によりそれぞれ得られた高吸水性樹脂W(g)(約0.2g)を不織布製の封筒に均一に入れて密封(seal)した後、常温で生理食塩水(0.9重量%)に浸した。30分経過後、遠心分離機を用いて、250Gの条件下で前記封筒から3分間水気を切り、封筒の質量W(g)を測定した。また、樹脂を用いずに同一の操作をした後に、その時の質量W(g)を測定した。 Specifically, the superabsorbent resin W 0 (g) (approximately 0.2 g) obtained in Examples and Comparative Examples was uniformly placed in a nonwoven envelope, sealed, and then exposed to physiological conditions at room temperature. Soaked in saline (0.9% by weight). After 30 minutes, the envelope was drained for 3 minutes using a centrifuge at 250 G, and the mass W 2 (g) of the envelope was measured. Moreover, after performing the same operation without using the resin, the mass W 1 (g) at that time was measured.

得られた各質量を用いて、下記の数式3によりCRC(g/g)を算出した。 CRC (g/g) was calculated using the following formula 3 using each obtained mass.

[数3]
CRC(g/g)={[W(g)-W(g)]/W(g)}-1
[Number 3]
CRC (g/g) = {[W 2 (g)-W 1 (g)]/W 0 (g)}-1

(3)加圧吸水能(AUP:Absorbency under Pressure)
前記実施例および比較例で最終的に製造した高吸水性樹脂の0.3psiの加圧吸水能をEDANA法WSP242.3により測定した。
(3) Absorption under Pressure (AUP)
The water absorption capacity under pressure of 0.3 psi of the super absorbent resins finally produced in the Examples and Comparative Examples was measured by EDANA method WSP242.3.

具体的には、内径25mmのプラスチックの円筒底にステンレス製400meshの金網を装着させた。常温および湿度50%の条件下で金網上に高吸水性樹脂W(g)(0.9g)を均一に散布し、その上に0.3psiの荷重を均一にさらに付与できるピストンは、外径25mmよりやや小さく、円筒の内壁と隙間がなく、上下の動きが妨げられないようにした。この時、前記装置の重量W(g)を測定した。 Specifically, a 400-mesh wire mesh made of stainless steel was attached to the bottom of a plastic cylinder with an inner diameter of 25 mm. The piston is capable of uniformly dispersing superabsorbent resin W 0 (g) (0.9 g) onto a wire mesh under conditions of room temperature and 50% humidity, and evenly applying a load of 0.3 psi on top of it. The diameter is slightly smaller than 25 mm, and there is no gap with the inner wall of the cylinder, so vertical movement is not hindered. At this time, the weight W 3 (g) of the device was measured.

直径150mmのペトリ皿の内側に直径90mmおよび厚さ5mmのガラスフィルタをおき、0.9重量%塩化ナトリウムからなる生理食塩水をガラスフィルタの上面と同一レベルとなるようにした。その上に直径90mmのろ過紙1枚を載せた。ろ過紙の上に前記測定装置を載せ、液を荷重下で1時間吸収させた。1時間後に測定装置を持ち上げて、その重量W(g)を測定した。 A glass filter with a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was placed inside a Petri dish with a diameter of 150 mm, and physiological saline containing 0.9% by weight sodium chloride was placed at the same level as the top surface of the glass filter. A piece of filter paper with a diameter of 90 mm was placed on top of it. The measuring device was placed on the filter paper, and the liquid was allowed to absorb under load for 1 hour. After one hour, the measuring device was lifted and its weight W 4 (g) was measured.

得られた各質量を用いて、下記の数式4により加圧吸水能(g/g)を算出した。 Using each obtained mass, the pressurized water absorption capacity (g/g) was calculated using the following formula 4.

[数式4]
AUP(g/g)=[W(g)-W(g)]/W(g)
[Formula 4]
AUP (g/g) = [W 4 (g) - W 3 (g)] / W 0 (g)

前記測定を5回繰り返し、その平均値および標準偏差を求めた。 The above measurement was repeated five times, and the average value and standard deviation were determined.

(4)850μm超(#20上)の粒径を有する粗粒子の含有量
実施例および比較例で冷却および加水段階の後に得られた高吸水性樹脂粒子をASTM規格の850μm(20メッシュ)、600μm(30メッシュ)、300μm(50メッシュ)、および150μm(100メッシュ)の大きさの目盛を有する標準篩(sieve)を用いて分級し、850μm超の粒径を有する粗粒子(coarse particle)の重量を測定した後、前記冷却および加水された高吸水性樹脂粒子の総重量に対する前記粗粒子の重量比を百分率で表した(重量%)。
(4) Content of coarse particles having a particle size of more than 850 μm (#20 upper) The super water absorbent resin particles obtained after the cooling and hydration steps in the Examples and Comparative Examples were A standard sieve with size graduations of 600 μm (30 mesh), 300 μm (50 mesh), and 150 μm (100 mesh) was used to classify coarse particles with a particle size of more than 850 μm. After measuring the weight, the weight ratio of the coarse particles to the total weight of the cooled and hydrated superabsorbent resin particles was expressed as a percentage (weight %).

実験の結果、実施例1は、比較例1と比較して、高い含水率を保有しながらも、CRCおよびAUPなど吸水性能の低下がなかった。また、比較例2と比較して、850μm超の粒径を有する粗粒子の含有量が減少し、CRCおよびAUPの吸水性能の面でもより優れた効果を示した。 As a result of the experiment, Example 1 had a higher water content than Comparative Example 1, but there was no decrease in water absorption performance such as CRC and AUP. Furthermore, compared to Comparative Example 2, the content of coarse particles having a particle size of more than 850 μm was reduced, and more excellent effects were exhibited in terms of CRC and AUP water absorption performance.

また、実施例2は、比較例3と比較して、850μm超の粒径を有する粗粒子の含有量が減少し、CRCおよびAUPの吸水性能の面で優れた効果を示した。さらに、比較例3と比較して、AUPの物性偏差も小さかった。 Further, in comparison with Comparative Example 3, Example 2 had a reduced content of coarse particles having a particle size of more than 850 μm, and exhibited excellent effects in terms of CRC and AUP water absorption performance. Furthermore, compared to Comparative Example 3, the physical property deviation of AUP was also smaller.

実験例2
高吸水性樹脂の製造時、無機物質の投入によるケーキング防止効果を評価するために、無機物質を用いて製造した実施例および比較例の最終高吸水性樹脂に対して、下記の方法でケーキング防止(A/C、Anti-caking)効率を測定した。
Experimental example 2
In order to evaluate the caking prevention effect of adding inorganic substances during the production of super absorbent resins, the following method was used to prevent caking on the final super absorbent resins of Examples and Comparative Examples manufactured using inorganic substances. (A/C, Anti-caking) efficiency was measured.

<測定装置>
-電子秤(精密度:0.01g)
-恒温恒湿チャンバ(温度:40℃、湿度:80%RH)
-ペトリディッシュ(petri dish、Ф:90mm、高さ:15mm)
-ストップウォッチ
-A4用紙
<Measuring device>
-Electronic scale (accuracy: 0.01g)
- Constant temperature and humidity chamber (temperature: 40℃, humidity: 80%RH)
-Petri dish (Petri dish, Ф: 90mm, height: 15mm)
- Stopwatch - A4 paper

<測定方法>
(1)まず、用意されたペトリディッシュの重量(W)を測定した。
(2)次に、重量を測定したペトリディッシュに、試料として前記実施例または比較例で製造した高吸水性樹脂2±0.01gを均等に塗布した。
(3)以後、高吸水性樹脂試料が入ったペトリディッシュを温度40℃、湿度80%RHにセットされた恒温恒湿チャンバに入れて10分間放置した。
(4)10分経過後、恒温恒湿チェンバでペトリディッシュを取り出して、用意されたA4用紙にひっくり返しておいた後、5分間放置した。
(5)5分経過後、A4用紙に落下した高吸水性樹脂試料の重量(S)およびこの時のペトリディッシュの重量(S)をそれぞれ測定した後、下記の数式2によりケーキング防止効率を計算し、少数点1桁で四捨五入して表した。
<Measurement method>
(1) First, the weight (W 5 ) of the prepared Petri dish was measured.
(2) Next, 2±0.01 g of the superabsorbent resin produced in the above Example or Comparative Example was evenly applied as a sample to the weighed Petri dish.
(3) Thereafter, the Petri dish containing the superabsorbent resin sample was placed in a constant temperature and humidity chamber set at a temperature of 40° C. and a humidity of 80% RH and left for 10 minutes.
(4) After 10 minutes, the Petri dish was taken out of the constant temperature and humidity chamber, turned upside down onto a prepared A4 sheet of paper, and left for 5 minutes.
(5) After 5 minutes have passed, measure the weight of the superabsorbent resin sample (S 1 ) dropped onto A4 paper and the weight of the Petri dish (S 2 ) at this time, and calculate the caking prevention efficiency using the following formula 2. was calculated and rounded to one decimal place.

上記式中、
は、直径90mmおよび高さ15mmのペトリディッシュの重量(g)であり、
は、Wで重量が測定されたペトリディッシュに高吸水性樹脂試料2±0.01gを均等に塗布した後、前記試料が塗布されたペトリディッシュを温度40℃および湿度80%RHにセットされた恒温恒湿チャンバ内に10分間放置した後、これを取り出してA4用紙にひっくり返しておき、5分経過後に測定した前記A4用紙に落下した高吸水性樹脂試料の重量(g)であり、
は、前記Sを測定した時点でのペトリディッシュの重量(g)である。
In the above formula,
W 5 is the weight (g) of a Petri dish with a diameter of 90 mm and a height of 15 mm,
In S1 , 2±0.01 g of superabsorbent resin sample was evenly applied to a Petri dish whose weight was measured at W5 , and then the Petri dish coated with the sample was heated to a temperature of 40°C and a humidity of 80% RH. After leaving it in the constant temperature and humidity chamber for 10 minutes, take it out and turn it over on A4 paper. After 5 minutes, the weight (g) of the superabsorbent resin sample that fell on the A4 paper was measured. can be,
S 2 is the weight (g) of the Petri dish at the time when S 1 was measured.

前記測定を5回繰り返し、その平均値および標準偏差を求めた。 The above measurement was repeated five times, and the average value and standard deviation were determined.

実験の結果、実施例2~7は、比較例3に比べて顕著に増加したケーキング防止効率を示し、物性偏差も小さかった。 As a result of the experiment, Examples 2 to 7 exhibited markedly increased caking prevention efficiency compared to Comparative Example 3, and the deviations in physical properties were also small.

1:ボディ部
1a:回転部
1b:固定部
1c:高吸水性樹脂投入口
1d:高吸水性樹脂排出口
1e:添加剤投入口
2a:冷却空気投入用ノズル
2b:水投入用ノズル
3:スペード型ブレード
4:駆動モータ
10:スペード型冷却器
20:高吸水性樹脂粒子
1: Body part 1a: Rotating part 1b: Fixed part 1c: Super absorbent resin inlet 1d: Super absorbent resin outlet 1e: Additive inlet 2a: Cooling air injection nozzle 2b: Water injection nozzle 3: Spade Type blade 4: Drive motor 10: Spade type cooler 20: Super absorbent resin particles

Claims (18)

酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体と内部架橋剤とが架橋重合された含水ゲル重合体を形成する段階と、
前記含水ゲル重合体を微粒化して含水高吸水性樹脂粒子を製造する段階と、
前記含水高吸水性樹脂粒子を乾燥して乾燥高吸水性樹脂粒子を製造する段階と、
前記乾燥高吸水性樹脂粒子に表面架橋剤を投入し反応させて、高吸水性樹脂粒子の表面の少なくとも一部に表面架橋層を形成する段階と、
前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をスペード型冷却器で冷却および加水する段階とを含み、
前記スペード型冷却器は、内部に前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子が移送される移送空間を含み、回転可能なボディ部と、前記ボディ部に設けられて、前記移送空間の内部に冷却空気および水をそれぞれ投入させる2つのノズルと、前記ボディ部の内壁に上下駆動可能に設けられて、移送空間内の前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子を下から上へくみ上げる1つ以上のスペード型ブレードと、前記ボディ部に連結されて、駆動力を提供する駆動モータと、を含み、前記ボディ部内のスペード型ブレードによって前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子をくみ上げた後、前記ボディ部の回転により前記くみ上げられた高吸水性樹脂粒子を重力方向に落下させて、ボディ部の移送空間の内部に投入された冷却空気および水と接触させることによって、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子に対する冷却および加水が行われる、
高吸水性樹脂の製造方法。
forming a hydrogel polymer in which a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked and polymerized;
A step of producing hydrated superabsorbent resin particles by atomizing the hydrated gel polymer;
drying the hydrated superabsorbent resin particles to produce dry superabsorbent resin particles;
adding a surface crosslinking agent to the dry superabsorbent resin particles and reacting them to form a surface crosslinked layer on at least a portion of the surface of the superabsorbent resin particles;
cooling and adding water to the superabsorbent resin particles on which the surface crosslinked layer has been formed using a spade type cooler;
The spade-shaped cooler includes a transfer space into which the super absorbent resin particles having the surface cross-linked layer are transferred, and includes a rotatable body part and a rotatable body part provided in the body part to accommodate the transfer space. Two nozzles for injecting cooling air and water into the interior, respectively, are provided on the inner wall of the body portion so as to be movable up and down, and the superabsorbent resin particles on which the surface cross-linked layer is formed in the transfer space are moved from bottom to top. a super water absorbent material comprising one or more spade-shaped blades for recessing, and a drive motor connected to the body part to provide driving force, wherein the surface cross-linked layer is formed by the spade-shaped blades in the body part. After pumping up the resin particles, the pumped super absorbent resin particles are caused to fall in the direction of gravity by the rotation of the body section, and are brought into contact with the cooling air and water introduced into the transfer space of the body section. , cooling and adding water to the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer has been formed;
Method for producing super absorbent resin.
前記冷却空気の温度は10℃~60℃であり、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子の投入量1kgを基準として0.01m/h/kg~0.25m/h/kgの速度で冷却器内に投入される、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The temperature of the cooling air is 10° C. to 60° C., and the air flow rate is 0.01 m 3 /h/kg to 0.25 m 3 /h/, based on the input amount of 1 kg of super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed. is fed into the cooler at a rate of kg,
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記水の温度は10℃~60℃であり、前記表面架橋層が形成された高吸水性樹脂粒子100重量部に対して、2~20重量部の量で投入される、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The temperature of the water is 10° C. to 60° C., and the water is added in an amount of 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the super absorbent resin particles on which the surface crosslinked layer is formed.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記ボディ部は、1分あたり5~50回の速度で回転する、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The body part rotates at a speed of 5 to 50 times per minute.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記冷却および加水時、無機物質がさらに混合され、
前記無機物質は、前記ボディ部に設けられて、前記ボディ部の空間内部に添加剤を投入させる添加剤用ノズルを通して投入されるか、または高吸水性樹脂と混合されて投入される、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
During the cooling and water addition, an inorganic substance is further mixed,
The inorganic substance is introduced through an additive nozzle that is provided in the body part and allows the additive to be introduced into the space of the body part, or is mixed with a super absorbent resin and introduced.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記無機物質は、シリカ、クレー、アルミナ、シリカ-アルミナ複合材、チタニア、亜鉛酸化物およびアルミニウムスルフェートからなる群より選択される1種以上である、
請求項5に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The inorganic substance is one or more selected from the group consisting of silica, clay, alumina, silica-alumina composite, titania, zinc oxide, and aluminum sulfate.
The method for producing a superabsorbent resin according to claim 5.
前記含水ゲル重合体を形成する段階は、
水溶性エチレン系不飽和単量体の少なくとも一部の酸性基を中和する段階と、前記少なくとも一部が中和された酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、および重合開始剤を含む単量体組成物に対して重合を行って、含水ゲル重合体を形成する段階とで行われるか、または
酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体、内部架橋剤、および重合開始剤を含む単量体組成物に対して重合を行って、前記酸性基を有する水溶性エチレン系不飽和単量体および内部架橋剤が架橋重合された重合体を形成する段階と、前記重合体の少なくとも一部の酸性基を中和させて含水ゲル重合体を形成する段階とで行われる、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
Forming the hydrogel polymer includes:
neutralizing at least some of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer; a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having the at least partially neutralized acidic groups; an internal crosslinking agent; and a step of polymerizing a monomer composition containing a polymerization initiator to form a hydrogel polymer, or a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group, internally crosslinked. polymerizing a monomer composition containing a polymerization agent and a polymerization initiator to form a polymer in which the water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group and an internal crosslinking agent are crosslinked and polymerized; and neutralizing at least a portion of the acidic groups of the polymer to form a hydrogel polymer.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記乾燥は、流動式(moving type)で行われる、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The drying is performed by a moving type.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記乾燥は、横型ミキサ乾燥機(Horizontal-type Mixer Dryer)、ロータリーキルン(Rotary kiln)、ロータリードライヤ(Rotary Dryer)、パドルドライヤ(Paddle Dryer)またはスチームチューブドライヤ(Steam tube dryer)を用いて行われる、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The drying may be performed using a horizontal-type mixer dryer, a rotary kiln, a rotary dryer, a paddle dryer, or a steam tube dryer. ) is performed using
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記微粒化は、微粒化装置によって行われ、
前記微粒化装置は、
内部に含水ゲル重合体が移送される移送空間を含むボディ部と、
前記移送空間の内部に回転可能に設けられて、含水ゲル重合体を移動させるスクリュー部材と、
前記スクリュー部材に回転駆動力を提供する駆動モータと、
前記ボディ部に設けられて、前記含水ゲル重合体を粉砕するカッター部材と、
前記カッター部材によって粉砕された前記含水ゲル重合体を前記ボディ部の外部に排出し、多数のホール(hole)が形成された多孔板とを含む、
請求項1から9のいずれか一項に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The atomization is performed by an atomization device,
The atomization device includes:
a body portion including a transfer space into which the hydrogel polymer is transferred;
a screw member rotatably provided inside the transfer space to move the hydrogel polymer;
a drive motor that provides rotational driving force to the screw member;
a cutter member provided in the body portion to crush the hydrogel polymer;
a perforated plate in which a large number of holes are formed for discharging the hydrogel polymer crushed by the cutter member to the outside of the body part;
The method for producing a superabsorbent resin according to any one of claims 1 to 9.
前記微粒化は、2回以上行われる、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The atomization is performed two or more times,
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記微粒化は、界面活性剤の存在下で行われる、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The atomization is carried out in the presence of a surfactant,
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記界面活性剤は、下記の化学式2で表される化合物またはその塩を含む、
請求項12に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
前記化学式2において、
、AおよびAは、それぞれ独立して、単結合、カルボニル、
であり、ただし、これらの1つ以上は、カルボニルまたは
であり、ここで、m1、m2およびm3は、それぞれ独立して、1~8の整数であり、
は、それぞれ隣接した酸素原子と連結され、
は、隣接したR、RおよびRとそれぞれ連結され、
、RおよびRは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル、または炭素数6~18の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニルであり、
nは、1~9の整数である。
The surfactant includes a compound represented by the following chemical formula 2 or a salt thereof,
The method for producing a super absorbent resin according to claim 12.
In the chemical formula 2,
A 1 , A 2 and A 3 are each independently a single bond, carbonyl,
and one or more of these is carbonyl or
, where m1, m2 and m3 are each independently an integer from 1 to 8,
are connected to each adjacent oxygen atom,
is connected to adjacent R 1 , R 2 and R 3 , respectively,
R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen, a straight-chain or branched alkyl having 6 to 18 carbon atoms, or a straight-chain or branched alkenyl having 6 to 18 carbon atoms;
n is an integer from 1 to 9.
前記微粒化時、金属水酸化物および金属塩からなる群より選択される1種以上の添加剤が投入される、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
During the atomization, one or more additives selected from the group consisting of metal hydroxides and metal salts are added.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記金属水酸化物は、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムであり、
前記金属塩は、亜硫酸ナトリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムまたは過硫酸アンモニウムである、
請求項14に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
The metal hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide,
The metal salt is sodium sulfite, sodium persulfate, potassium persulfate or ammonium persulfate,
The method for producing a super absorbent resin according to claim 14.
前記冷却および加水段階の後、結果として得られた高吸水性樹脂粒子の総重量に対して、粒径850μm超の粗粒子の含有量が3重量%以下である、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
After the cooling and hydration step, the content of coarse particles with a particle size of more than 850 μm is 3% by weight or less based on the total weight of the superabsorbent resin particles obtained as a result.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記冷却および加水段階の後、結果として得られた高吸水性樹脂粒子を分級して粒径850μm超の粗粒子と、粒径150~850μmの高吸水性樹脂の正常粒子とに分離し、分離された前記粗粒子を粉砕した後、前記高吸水性樹脂の正常粒子と混合する段階をさらに含む、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
After the cooling and water addition steps, the resulting superabsorbent resin particles are classified and separated into coarse particles with a particle size of more than 850 μm and normal particles of superabsorbent resin with a particle size of 150 to 850 μm. The method further includes the step of pulverizing the coarse particles and mixing them with normal particles of the super absorbent resin.
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1.
前記高吸水性樹脂は、下記(i)~(iii)の条件を満足する、
請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法:
(i)含水率:高吸水性樹脂の総重量を基準として1.2~5重量%
(ii)EDANA WSP241.3により測定した遠心分離保水能:30~45g/g
(iii)EDANA法WSP242.3により測定した0.3psiの加圧吸水能の平均:29~40g/g、前記0.3psiの加圧吸水能の標準偏差:1以下。
The superabsorbent resin satisfies the following conditions (i) to (iii):
A method for producing a superabsorbent resin according to claim 1:
(i) Water content: 1.2 to 5% by weight based on the total weight of the super absorbent resin
(ii) Centrifugal water retention capacity measured by EDANA WSP241.3: 30-45 g/g
(iii) Average water absorption capacity under pressure of 0.3 psi measured by EDANA method WSP242.3: 29 to 40 g/g, standard deviation of water absorption capacity under pressure of 0.3 psi: 1 or less.
JP2023526437A 2021-06-18 2022-06-20 Manufacturing method of super absorbent resin Pending JP2023548164A (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210079644 2021-06-18
KR10-2021-0079644 2021-06-18
KR10-2021-0080233 2021-06-21
KR20210080233 2021-06-21
PCT/KR2022/008693 WO2022265468A1 (en) 2021-06-18 2022-06-20 Method for preparing super absorbent polymer
KR10-2022-0074732 2022-06-20
KR1020220074732A KR20220169439A (en) 2021-06-18 2022-06-20 Preparation method of super absorbent polymer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023548164A true JP2023548164A (en) 2023-11-15

Family

ID=84527272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023526437A Pending JP2023548164A (en) 2021-06-18 2022-06-20 Manufacturing method of super absorbent resin

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230390735A1 (en)
JP (1) JP2023548164A (en)
WO (1) WO2022265468A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4364020B2 (en) * 2003-03-14 2009-11-11 株式会社日本触媒 Surface cross-linking treatment method for water-absorbent resin powder
US9023951B2 (en) * 2009-08-27 2015-05-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Polyacrylic acid (salt)-type water absorbent resin and method for producing of same
KR20150141425A (en) * 2014-06-10 2015-12-18 주식회사 엘지화학 Method for preparing super absorbent polymer
CN108884238B (en) * 2016-03-31 2022-05-10 住友精化株式会社 Water-absorbent resin particle production apparatus
JP6800998B2 (en) * 2016-11-16 2020-12-16 株式会社日本触媒 Method for producing water-absorbent resin powder, and drying device and drying method for particulate hydrogel

Also Published As

Publication number Publication date
US20230390735A1 (en) 2023-12-07
WO2022265468A1 (en) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5504334B2 (en) Method for producing water absorbent resin
CN108350190B (en) Superabsorbent polymers
JP2024509033A (en) Hydrogel atomization equipment for super absorbent resin
US20220212166A1 (en) Preparation method of super absorbent polymer composition
JP2023548164A (en) Manufacturing method of super absorbent resin
US10450428B2 (en) Method for preparing superabsorbent polymer
JP7321628B2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING SUPER ABSORBENT RESIN COMPOSITION
EP4212578A1 (en) Method for preparing super absorbent polymer
JP2023547816A (en) Manufacturing method of super absorbent resin
JP7297371B2 (en) Method for producing super absorbent polymer
JP2024501988A (en) Super absorbent resin manufacturing method and super absorbent resin
KR20210036740A (en) Method for preparing super absorbent polymer
JP7139014B2 (en) SUPER ABSORBENT RESIN COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
KR20220169917A (en) Preparation method of super absorbent polymer
KR20220169437A (en) Preparation method of super absorbent polymer and super absorbent polymer
KR20220169438A (en) Preparation method of super absorbent polymer and super absorbent polymer
EP4321561A1 (en) Preparation method of super absorbent polymer and super absorbent polymer
KR20220169431A (en) Preparation method of super absorbent polymer and super absorbent polymer
US20230249155A1 (en) Preparation method of super absorbent polymer
JP2023537738A (en) Water-containing gel atomization equipment for super absorbent resin
KR20230062423A (en) Super absorbent polymer composition and preparation method thereof
KR20230062095A (en) Super absorbent polymer composition and preparation method thereof
KR20230062096A (en) Super absorbent polymer composition and preparation method thereof
EP4321560A1 (en) Preparation method of super absorbent polymer and super absorbent polymer
CN117425686A (en) Method for producing superabsorbent polymer and superabsorbent polymer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230428